Интерференция звуковых волн

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………3

Глава 1 Основы теории……………………………………………………4

1.1 Механические колебания……………………………………………..4

1.2 Механические волны……………………………………………..…...6

1.3 Интерференция волн……………………………………………..…...8

Глава 2 Содержание и метод выполнения работы……………………12

Глава 3. Определение скорости звука в воздухе………………………14

Заключение……………………………………………………………….16

Список литературы………………………………………………………17

Введение

Глубокое знание сути интерференции – одного из интереснейших и впечатляющих явлений в физике и окружающей действительности – является базой для понимания и объяснения механизма целого ряда других физических явлений, например, дифракции, отражения, преломления волн. Привлечение сведений из теории интерференции требуется и при рассмотрении оптико-механической аналогии как экспериментальной основы для изучения волновых свойств микрочастиц и знакомства с началами квантовой механики.

Цель исследования: определить скорость звука в воздухе методом стоячих волн и оценить правдоподобность результата.

Задачи:

изучить теорию интерференции волн.

углубить и пополнить знания о свойствах звука.

экспериментально исследовать интерференцию звуковых волн и определить скорость звука.

установить экспериментально условия интерференционного максимума и минимума.

Объект исследования: интерференция звуковых волн.

Предмет исследования: звуковые волны.

Гипотеза: можно предположить, что с помощью интерференции звуковых волн реально определить скорость звука в воздухе, и получить правдоподобные результаты.

Глава 1. Основы теории

1.1. Механические колебания

     Механические колебания – это движения, которые точно или приблизительно повторяются через определенные интервалы времени. Колебания могут быть свободными и вынужденными.

     Свободные колебания – колебания, возникающие в системе под действием внутренних сил после того, как система была выведена из положения равновесия. Примеры: колебания груза на пружине или груза, подвешенного на нити. Вынужденные колебания – колебания, совершаемые телами под действием каких-то внешних сил. Примеры: поплавок на воде, игла швейной машины, поршни в механизмах.  Если колебания повторяются через точные промежутки времени, то такие колебания называются периодическими, а промежуток времени периодом Т (с).

      Период Т колебания – минимальный промежуток времени, через который движение тела полностью повторяется. Зная период можно определить частоту колебаний.

      Частотой колебаний называется величина ν = 1/T, равная числу колебаний, совершающихся за единицу времени. Частота измеряется в герцах ( Гц ): 1 Гц = 1 с-1.  

      Отклонение точки от положения равновесия называют смещением, а наи- большее отклонение – амплитудой А.

       Для описания колебательного движения нужно подобрать функцию периодическую и непрерывную. Такими функциями являются функции cosµ или sinµ, где µ=µ(t) . Наиболее простая зависимость координаты тела от времени при колебательном движении будет иметь вид:

X(t) = А cosµ(t) или x(t) = A sinµ(t) (1)

      Уравнение (1) справедливо, если ось координат ввести вдоль движения колеблющейся точки, а за ее начало взять положение равновесия

[pic 1]

Амплитуда А = | X max |, а смещение = | X |

      Аргумент µ(t) в уравнении (1) называют фазой колебаний. Вид функции          µ(t): µ(t) = ωt + µ0 (2), где величину  ω = 2π/T называют круговой (циклической) частотой, µ0– начальной фазой.

      Положение точки при колебательном движении определяется ее фазой:      ω: t = 2πt/T , где выражение t/T показывает, какая доля колебания прошла от начала движения точки, а произведение 2πt/T переводит эту долю в угол (в радианной мере).