Logo
Logo

Измерение скорости звука в дереве

Разбалловка

A1  0.50 Получите стабильную картинку на экране осциллографа в триггерном режиме «Авто» по первому каналу (каналу, подключенному к передатчику). Изменяя частоту генератора, наблюдайте за изменением амплитуды сигнала, поступающего с приемника. Определите с точностью до третьего знака значение частоты генератора, при которой сигнал на приемнике максимальный.

1 Ответ $\nu=25.2\pm0.1~кГц$ 0.50
A2  1.40 По величине этого смещения определите длину упругой волны, созданной передатчиком в воздухе. Используйте для измерений не менее 5-ти точек.

1 Экспериментальные точки $L(t)$ 5 × 0.10
2 Масштаб 0.10
3 Оси 0.10
4 Точки нанесены на график 0.30
5 Кресты ошибок 0.10
6 Формула для нахождения длины волны 0.20
7 Ответ 0.10
A3  0.60 Какой формулой связаны частота и длина волны гармонического звукового сигнала? Рассчитайте скорость звука в воздухе по полученным данным.

1 Формула для нахождения скорости звука 0.20
2 $c\in[330,390]~м/с$ 0.30
3 $c\in[320,400]~м/с$ 0.10
4
5 АДЕКВАТНАЯ оценка погрешности 0.10
A4  1.00 Зарисуйте пять принципиальных типов картин, получающихся на экране, и укажите разности фаз между сигналом от приемника и от передатчика, подходящие этим типам картин.

1 По 0.1 за осциллограмму и соответствующую ей фазу 10 × 0.10
B1  0.40 Зарисуйте в листе ответов характерный вид принятого сигнала в масштабе, когда задержка между фронтом сигнала на передатчике и началом сигнала на приемнике составляет порядка $1/3$ ширины экрана осциллографа. Укажите на рисунке положение вертикального фронта сигнала на передатчике. Увеличьте расстояние между источником и приемником до $10~см$. Зарисуйте характерный вид нового сигнала на приемнике в том же масштабе по вертикальной и горизонтальной оси, стараясь отобразить основные изменения второй осциллограммы по сравнению с первой.

1 Зарисованы осциллограммы 2 × 0.10
2 Задержка увеличивается 0.10
3 Амплитуда уменьшается 0.10
B2  1.80 Измерьте зависимость времени задержки от расстояния между передатчиком и приемником c помощью режима «КУРСОРЫ» осциллографа. Измерьте время задержки для не менее чем 7-ми расстояний между приемником и передатчиком. Постройте график измеренной зависимости, определите по этому графику скорость распространения звука в воздухе в вашей комнате. Определите собственное время задержки между сигналами на передатчике и приемнике (то есть время задержки при нулевом расстоянии между краями резонаторов приемника и передатчика).

1 Точки $x(\Delta t)$ 7 × 0.10
График:
3 масштаб; 0.10
4 оси 0.10
5 нанесены точки; 0.30
6 кресты ошибок 0.10
7 $c\in[310;350]~м/с$ 0.20
8 $\Delta t(0)\in[70,80]~мс$ 0.20
9 Оценка погрешности 0.10
B3  1.60 Меняя отрезки линейки, измерьте зависимость времени задержки от длины отрезка деревянной линейки. Постройте график этой зависимости. Определите по нему скорость распространения звука в линейке и собственное время задержки между сигналами на приемнике и передатчике.

1 Точки $l(t)$ 5 × 0.10
График:
3 масштаб; 0.10
4 оси; 0.10
5 нанесены точки; 0.30
6 кресты ошибок 0.10
7 Ответ для скорости $v\in[5100,5900]~м/с$ 0.20
8 Задержка $\Delta t(0)\in[30,38]~мс$ 0.20
9 Оценка погрешности 0.10
B4  2.70 Измерьте и запишите диаметр деревянной заготовки. Установите деревянную заготовку на подставке между приемником и передатчиком. Плотно, но аккуратно прижмите к заготовке приемник и передатчик в диаметрально противоположных точках напротив угловых отметок $(0,0)$. Измерьте зависимость времени задержки между фронтом сигнала на передатчике и первым пиком сигнала на приемнике от угла поворота заготовки. Измерения проведите, поворачивая заготовку каждый раз на $15^\circ$ в интервале от $0^\circ$ до $180^\circ$. Запишите формулу для расчета скорости звука в заготовке, считая, что собственное время задержки совпадает с величиной, измеренной в пункте B3. Определите скорость звука для разных направлений его распространения в деревянной заготовке. Постройте график зависимости скорости звука от угловой координаты. Укажите минимальную и максимальную скорость распространения звуковых волн в заготовке. Каким направлениям – «вдоль волокон древесины» или «поперек волокон древесины» – соответствуют эти скорости?

1 Диаметр заготовки $100~мм$ 0.10
2 Точки $\Delta t(\varphi)$ 10 × 0.10
3 Формула для расчёта скорости 0.20
4 Учёт задержек времени, измеренных у линеек 0.20
График:
6 масштаб; 0.10
7 оси; 0.10
8 нанесены точки; 0.30
9 качественно верная картина (наличие пика около $\sim90^\circ$); 0.10
10 $v_{\max}\in[4600,5800]~м/с$ 0.20
11 $v_{\min}\in[1000,1400]~м/с$ 0.20
12 Максимум вдоль волокон 0.20