Bài 20 - Thí nghiệm thực hành - Bài số 2
X�C D?NH T?C D? TRUY?N �M
Giáo viên: Trần Viết Thắng
Trường THPT Chu Văn An - Thái Nguyên
VẬT LÍ LỚP 12 NC - Bài 20:
THỰC HÀNH: XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ TRUYỀN ÂM.
I. Mục đích thí nghiệm
1. Khảo sát hiện tượng cộng hưởng sóng dừng trong cột không khí.
2. Xác định tốc độ truyền âm trong không khí.
Hình 1. Bộ thiết bị thí nghiệm
Xác định tốc độ truyền âm trong không khí.
II. Dụng cụ thí nghiệm
6. Tay đỡ ống cộng hưởng.
2. Pittông bằng kim loại bọc nhựa, đường kính 38 mm, có vạch chuẩn xác định vị trí.
1. Ống thuû tinh h÷u c¬ trong suèt, dµi 70 cm, ®êng kÝnh 40 mm, cã g¾n thíc milimÐt.
3. Dây treo pittông, dài 1,5 m, một đầu có móc treo.
4. Trụ thép inốc đặc, dài 75 cm, đường kính 10 mm.
5. Đế ba chân bằng thép, có hệ vít chỉnh cân bằng.
Hình 1. Bộ thiết bị thí nghiệm
Xác định tốc độ truyền âm trong không khí.
7. Ròng rọc, đường kính 40 mm, có ổ bi.
8. Loa điện động 4 ? - 3 W nối tiếp với điện trở 10 ? - 5 W, lắp trong hộp bảo vệ có cán bằng trụ thép và lỗ cắm điện.
9. Khớp nối đa năng, có vít hãm.
10. Máy phát tần số 0,1?1000 Hz,
11. Âm thoa 440 Hz .
12. Âm thoa 512 Hz.
13. Búa gõ âm thoa, cán bằng gỗ, đầu bằng cao su.
14. Bộ 2 dây nối mạch điện, dài 50 cm, hai đầu có phích cắm.
II. Dụng cụ thí nghiệm
III. Tiến hành thí nghiệm
1. Phương án I : Dùng máy phát tần số làm nguồn âm.
Hình 2. Bộ thiết bị thí nghiệm
Xác định tốc độ truyền âm trong không khí dùng máy phát tần số làm nguồn âm.
a) Dùng hai dây dẫn có đầu phích nối loa điện động với hai lỗ cắm ở mặt sau của máy phát tần số . Cắm phích lấy điện của máy phát tần số vào nguồn điện ~ 220V. Bật công-tắc ở mặt sau của máy phát tần số để các chữ số hiển thị trên ô cửa tần số. - Vặn núm thang đo sang vị trí 100 ? 1000 Hz.
Nhấn nút Tăng hoặc nút Giảm để điều chỉnh sao cho tần số hiển thị trên ô cửa tần số đạt giá trị f=500 Hz
- Điều chỉnh núm Biên dộ để nghe thấy âm phát ra từ loa điện động vừa đủ to.
b) Cầm đầu sợi dây có móc treo, th? cho mặt đáy của pittông nằm gần sát đầu dưới của ống thuỷ tinh. Sau đó kéo từ từ pittông lên để tang dần độ dài l của cột không khí trong ống thuỷ tinh. Do có sự giao thoa gi?a sóng âm từ loa truyền tới và sóng âm ph?n xạ từ mặt pittông, nên trong cột không khí sẽ x?y ra hịên tượng cộng hưởng sóng dừng gồm các nút (có biên độ cực tiểu (amin= 0) và các bụng (có biên độ cực đại ( amax ) nằm xen kẽ cách đều nhau khi độ dài l của cột không khí có giá trị thích hợp bằng :
với k = 0, 1, 2, 3,. là một số nguyên và ? là bước sóng của âm truyền trong không khí. Vì thế, nếu vừa kéo pittông lên cao dần khỏi miệng ống thuỷ tinh và vừa lắng nghe âm phát ra thì ta có thể xác định được hai vị trí kế tiếp l1 và l2 của pittông trên thước milimét khi nghe thấy âm to nhất. Thực hiện 3 lần phép đo này. Ghi các vị trí l1 và l2 của pittông trong mỗi lần đo vào Bảng 1.
Tiến hành thí nghiệm
Từ công thức (1) ta suy ra kho?ng cách d gi?a hai vị trí l1 và l2 đúng bằng kho?ng cách gi?a hai bụng sóng kế tiếp và có giá trị bằng nửa bước sóng ? của âm, tức là :
c) Can cứ cac giá trị của kho?ng cách d ghi trong B?ng 1, tính giá trị trung bỡnh và sai số tuyệt đối cực đại bước sóng âm:
d) Xác định tốc độ v của âm truyền trong không khí (ở nhiệt độ phòng thí nghiệm) theo công thức :
= ............ (m/s)
……………………..…. (m)
B?ng 1
Ghi chú : Có thể làm lại thí nghiệm này với các âm có tần số f = 600, 700, 800 Hz. Với mỗi tần số, thực hiện 3 lần phép đo kho?ng cách d gi?a hai vị trí l1 và l2 của pittông khi nghe thấy âm to nhất.
2. Phương án 2 : Dùng âm thoa làm nguồn âm.
Hình 4. Bộ thiết bị thí nghiệm
Xác định tốc độ truyền âm trong không khí
dùng âm thoa làm nguồn âm.
a) Thay loa điện động bằng âm thoa có tần số f = 440 Hz được kẹp chặt vào thanh trụ của giá đỡ bằng khớp nối đa năng. Cầm đầu sợi dây có móc treo, thả cho mặt đáy của pittông nằm gần sát đầu dưới của ống thuỷ tinh. Dùng búa có đầu bằng cao su gõ nhẹ và đều đặn vào đầu ngoài của nhánh âm thoa phía trên, đồng thời kéo từ từ pittông lên để tăng dần độ dài l của cột không khí trong ống thuỷ tinh. Lắng nghe âm phát ra để xác định vị trí l1 của pittông trên thước milimét khi nghe thấy âm to nhất. Thực hiện 3 lần phép đo này. Ghi vị trí l1 của pittông trong mỗi lần đo vào Bảng 2.
b) Tiếp tục gõ nhẹ và đều đặn vào đầu ngoài của nhánh âm thoa phía trên, đồng thời kéo pittông lên cao hơn nữa để tăng thêm độ dài l của cột không khí trong ống thuỷ tinh. Lắng nghe âm phát ra để xác định vị trí l2 của pittông trên thước milimét khi lại nghe thấy âm to nhất. Thực hiện 3 lần phép đo này. Ghi vị trí l2 của pittông trong mỗi lần đo vào Bảng 2.
B?ng 2
c) Can cứ cac giá trị của kho?ng cách d ghi trong Bang 2, tính giá trị trung bỡnh và sai số tuyệt đối cực đại của bước sóng âm
d) Xác định tốc độ v của âm truyền trong không khí (ở nhiệt độ phòng thí nghiệm) theo công thức :
Ghi chú : Có thể làm lại thí nghiệm này với âm thoa có tần số f = 520 Hz. Thực hiện 3 lần phép đo kho?ng cách d gi?a hai vị trí l1 và l2 của pittông khi nghe thấy âm to nhất.
= ………………… (m/s)
BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH VẬT LÝ.
Bài : XÁC ĐỊNH VẬN TỐC TRUYỀN ÂM
Kết quả:
f = 440Hz 1Hz ; v = f . = ……………………..
nguon VI OLET
