2.1 KiB
Cel
Wyznaczenie częstotliwości drgań wybranych kamertonów w oparciu o pomiar długości fali stojącej wytworzonej w rurze Quinckego.
Wstęp teoretyczny
Fale akustyczne są falami podłużnymi, w których zaburzenia ciśnienia rozchodzą się w przestrzeni jako kolejne zagęszczenia i rozrzedzenia powietrza. Ich podstawowymi wielkościami są częstotliwość, długość fali oraz prędkość propagacji, która w powietrzu zależy od temperatury – wzrost temperatury powoduje zwiększenie prędkości dźwięku.
Kamerton, będący źródłem drgań o określonej częstotliwości, sam w sobie wytwarza dźwięk o niewielkiej intensywności. Dopiero sprzężenie go z rezonatorem, na przykład pudłem rezonansowym lub odpowiednią kolumną powietrza, umożliwia wzmocnienie drgań poprzez zjawisko rezonansu akustycznego.
Rura Quinckego jest pionową szklaną rurą połączoną z naczyniem z wodą, której poziom można regulować. Zmiana poziomu wody pozwala kontrolować długość słupa powietrza, a tym samym warunki rezonansowe. Po uderzeniu kamertonu nad wylotem rury, przy odpowiedniej długości kolumny powietrza powstaje fala stojąca: u wylotu tworzy się strzałka, a przy powierzchni wody – węzeł. Rezonans zachodzi wtedy, gdy długość słupa powietrza odpowiada nieparzystej wielokrotności jednej czwartej długości fali akustycznej.
Wyznaczając poziomy wody odpowiadające kolejnym rezonansom, można obliczyć długość fali w powietrzu, a następnie — korzystając ze zmierzonej temperatury i prędkości dźwięku — określić częstotliwość drgań użytego kamertonu.
Wnioski
Doświadczenie potwierdziło, że fala stojąca w rurze Quinckego powstaje przy określonej długości słupa powietrza, odpowiadającej warunkom rezonansu. Pomiar tych długości umożliwił wyznaczenie długości fali akustycznej i częstotliwości drgań kamertonu. Wyniki pokazują również zależność prędkości dźwięku od temperatury oraz skuteczność rury Quinckego jako narzędzia do badania rezonansu akustycznego.