Презентация "Скорость звука" по физике – проект, доклад

Задача № 13. «Скорость звука»

Докладчик: Самунь Виктор

Специализированный учебно-научный центр Уральского Государственного Университета им. А.М.Горького

Формулировка задачи

С помощью света измерьте скорость распространения звука в жидкостях.

Измерение скорости звука на Женевском озере

Впервые скорость звука была измерена на Женевском озере в 1827г. Ж. Колладоном и Я. Штурмом. Они получили значение 1435м/с Схема эксперимента приведена на рисунке.

Получение синхронных импульсов звука и света

Способ № 1 (на транзисторе КТ315):

GB1 – гальванический элемент (9В); S1 – выключатель; R1 – резистор; C1 – конденсатор (100Ф 16В); VT1 – транзистор КТ315, работающий в лавинном режиме; VD1 – светодиод (красный сверхяркий типа L7113 SRD-E); ZQ1 – пьезоэлемент (пьезоизлучатель типа ЗП-1)

Расчет энергии, запасенной в конденсаторе:

Напряжение разряда конденсатора в данной схеме ограничено 1,7В, т.к. светодиод работает в качестве стабилитрона с напряжением стабилизации около 1,7В. Видно, что энергия очень мала, поэтому мы не получили мощный импульс звука и света. Мощный импульс звука необходим, чтобы его можно было зафиксировать датчиком звука.

Способ № 2 (разряд высоковольтного конденсатора):

Схема генератора импульсов:

Схема приемника импульсов:

T1 – повышающий трансформатор; VD1 – диод (в качестве выпрямителя); R1, R2 – резисторы; S1 – выключатель; PV1 – вольтметр; C1 – высоковольтный конденсатор (880Ф 5кВ)

VD1 – фотодиод (ФД-320); ZQ1 – пьезоэлемент (ЗП-1)

Вид экспериментальной установки

Батарея конденсаторов и емкость с жидкостью

Параметры конденсаторов

Вид частей экспериментальной установки

Емкость и пьезоэлемент

Фотодиод

Установка фотодиода

Осциллограф Болт

Параметры установки

Диаметр емкости: (0,350±0,005)м; Расстояние от звукоизлучателя (болта) до звукоприемника (пьезоэлемента): (0,065 ± 0,005)м; Емкость батареи конденсаторов: (880 ± 10)мкФ; Напряжение на конденсаторах: (500 ± 10)В; Энергия в конденсаторах: 220Дж Типы жидкостей: вода, спирт этиловый, глицерин; Температура: (22 ± 2)оС

Чувствительность датчиков

К осциллографу подключен только фотодиод:

Вспышка света:

К осциллографу подключен только пьезоэлемент:

Общий результат: измерение скорости звука в воде

Развертка по оси Х: 50с/дел t = (50 ± 10) с (1 деление) t=L =(1300 ± 300) м/с

Пришел свет Пришел звук

Результаты измерений скорости звука в различных средах

Пути, позволяющие добиться повышения точности измерений

Увеличение расстояния от звукоизлучателя до звукоприемника; Уменьшение емкости конденсатора, чтобы время разрядки было существенно меньше времени прохождения звука; Уменьшение омического сопротивления подводящих проводов; Использование счетчика импульсов вместо осциллографа:

Вывод

Предложены и проанализированы способы получения синхронных вспышки света и импульса звука; выбран наиболее подходящий способ; Была измерена скорость звука в различных жидкостях (вода, спирт, глицерин) при температуре (22 ± 2)оС; Предложены пути, позволяющие добиться повышения точности измерений