Hvordan bruke en PVC Pipe måle Sound

Når lydbølger med en enkelt bølgelengde legge inn et rør som er åpent i den ene ende, vil enkelte rør lengder føre til resonans, under hvilken lyden intensiteten for bølgen vil øke merkbart. Dette skjer når lengden av røret er lik en fjerdedel av bølgelengden av lydbølgen. Mange fysikkstudenter utføre eksperimenter der en lydbølge kommer inn et plastrør med en bevegelig stempel. Skyve stempelet frem og tilbake gjør at en student til hovedsak variere røret lengde. Elevene da oppmerksom på posisjonene der resonans oppstår. Et par raske beregninger deretter la elevene eksperimentelt bestemme hastigheten på lydbølgene i luften.

Bruksanvisning

Konstruere Resonance Tube

1 Bore et hull gjennom midten av den ene ende av de tre dowel til sin dybde og gjennom sentrum av de tre disken anvendelse av en 1/8-tommers borkronen. Skru tre disk til pluggen med en # 8 treskrue for å gjøre et stempel for å passe inn i PVC-rør.

2 Drive en 3-tommers treskrue inn i den flate delen av en tre-fots delen av 2-av-4 trelast, 6 inches fra den ene enden, i en 45-graders vinkel og ca 1 tomme dyp. Kjør en skrue i en 45-graders vinkel fra motsatt retning den første på omtrent samme sted for å danne form av en "X" Gjenta denne fremgangsmåten 6 inches fra den motsatte ende av den to-av-4. De to X figurer nå gi en vugge for stykke PVC-rør. Plasser PVC i holderen og justere skruene som er nødvendig for å fjerne noen "slingring".

3 Sett stempelet inn i en ende av PVC-røret og sikre at den glir fritt inne i røret. Hvis tre disken på stempelet fanger eller snags inne i røret, fjerne stempelet og forsiktig sand kantene av tre disk med 150-sandpapir. Sand disken jevnt for å unngå å skape noen flate flekker langs kantene.

Utføre Experiment

4 Sett stempelet inn i PVC-røret disken først til tre disk hviler bare 1 eller 2 inches fra den andre enden av røret.

5 Strike stemmegaffel på en hard overflate, og deretter holder gaffelen nær enden av røret nærmeste tre disken på stempelet. Senk øret nær røret, og deretter bruke motsatt hånd til å sakte skyve stempelet tilbake ut av røret. Lokal stempelet posisjon hvor ringe lyden fra gaffelen blir høyest. Dette representerer den første resonans stilling.

6 Skyv et målebånd inn i den ende av røret hvor den stemmegaffelen ble holdt og måle avstanden fra stemplet til enden av røret. Skriv ned denne målingen for fremtidig referanse.

7 Undersøke et termometer og også spille inn nøyaktig temperatur lesing til innenfor en grad Celsius, standard enhet av temperatur for dette eksperimentet. Hvis termometeret bare leser grader Fahrenheit, kan du bruke en enhet konverteringsverktøy, slik som forutsatt i Resources i denne artikkelen, for å konvertere til grader Celsius.

beregninger

8 Konverter måling av posisjonen av stempelet tas i trinn 3, avsnitt 2 til meter. Dersom målingen ble tatt i inches, deretter multiplisere det med 0,0254. Dersom målingen ble tatt i centimeter, deretter multiplisere det med 0,01. For eksempel, hvis lengden var 6,5 inches, så din ligningen ville se slik ut: (. M) 6,5 x 0,0254 = 0,165 meter

9 Beregn bølgelengde av lydbølgen ved å multiplisere lengden bestemmes i trinn 1 av fire, fordi lengden av røret til den første resonans stilling representerer en fjerdedel av det totale bølgelengden. I dette tilfellet, 0.165mx 4 = 0.66m.

10 Bestemme hastigheten, v, av lydbølgen ved å multiplisere bølgelengde bestemt i trinn 1 av frekvensen av stemmegaffelen i hertz, eller Hz. Forskjellige stemmegafler har forskjellige frekvenser og frekvensen for hver stemmegaffel blir stemplet på gaffelen selv. Fortsetter eksempel fra trinn 1, for en stemmegaffel av 512Hz, v = 0.66mx 512Hz = 338 meter / sekund (m / s). Dette representerer den eksperimentelt bestemte lydhastigheten i røret.

11 Sammenlign resultatet fra trinn 3 til den "teoretiske" lydhastigheten i henhold til ligningen v = 331,5 + 0.6T, hvor T betegner temperaturen i grader Celsius, registrert fra termometeret. Således, for en romtemperatur på 23,5 ° C, v = 331,5 + (0,6 x 23,5) = 346 m / s etter avrunding. Sammenligning av dette nummeret til den eksperimentelle verdi gir en indikasjon på nøyaktigheten av målingen.