Bài 20. Thực hành: Xác định tốc độ truyền âm

Bµi 20 - ThÝ nghiƯm thùc hµnh –
Bµi sè 2
XÁC ĐỊNH TỐC ĐỘ TRUYỀN ÂM

Giáo viên: Trần Viết Thắng
Trường THPT Chu Văn An - Thái Nguyên


VẬT LÍ LỚP 12 NC - Bài 20:
THỰC HÀNH: XÁC NH TC TRUYN M.
I. Mục đích thí nghiệm
1. Khảo sát hiện tợng cộng hởng sóng dừng trong cột
không khí.
2. Xác định tốc độ truyền âm trong không khí.


II. Dụng cụ thí nghiệm
1. ng thuỷ tinh hữu cơ
trong suốt, dài 70 cm, đ
ờng kính 40 mm, có gắn
th
milimét.
2.ớc
Pittông
bằng kim loại bọc
nhựa, đờng kính 38 mm,
có vạch chuẩn xác định vị
tríDây
.
3.
treo pittông, dài 1,5

m, một đầu có móc treo.
4. Trụ thép inốc đặc, dài
75 cm, đờng kính 10 mm.
5. §Õ ba ch©n b»ng thÐp,
cã hƯ vÝt chØnh c©n b»ng.
6. Tay đỡ ống cộng hởng.

7

1

3

2

4

6

8

9

10

5

13

11

14

12

Hình 1. Bộ thiết bị thí nghiệm
Xác định tốc độ truyền âm
trong không khí.


Dụng
thí
nghiệm
7.II.
Ròng
rọc, cụ
đờng
kính
40
7
1
mm, có ổ bi.
8. Loa điện động 4 - 3
3
2
W nèi tiÕp víi ®iƯn trë 10
Ω - 5 W, lắp trong hộp bảo
4
6
vệ có cán bằng trụ thép và

lỗ cắm điện.
9. Khớp nối đa năng, có vít
10
8
9
hÃm.
10. Máy phát tần số
5
0,1ữ 1000 Hz,
11. Âm thoa 440 Hz .
11
13
12
14
12. Âm thoa 512 Hz.
13. Búa gõ âm thoa, cán
Hình 1. Bộ thiết bị thí
bằng gỗ, đầu bằng cao su.
nghiệm
14. Bộ 2 dây nối mạch
Xác định tốc độ truyền
điện, dài 50 cm, hai đầu
âm trong không khí.


III.
thí
nghiệm
a) Tiến
Dùng hành

hai dây
dẫn
có đầu
1.
Phươnối
ngưánưI
: Dùng
máy
phích
loa điện
động
vớiphát tần số làm nguồn âm
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 ữ 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 ộ để

Hình 2. Bộ thiết bị thí
nghiệm

Xác định tốc độ truyền
âm trong không khí dùng
máy phát tần số làm


b) Cầm đầu sợi dây có móc treo, th cho mặt đáy
Tiếnnằm
hành
nghiệm
của pittông
gầnthí
sát đầu
dới của ống thuỷ tinh.
Sau đó kéo từ từ pittông lên để tng dần độ dài l
của cét kh«ng khÝ trong èng thủ tinh. Do cã sù giao
thoa gia sóng âm từ loa truyền tới và sóng âm phn
xạ từ mặt pittông, nên trong cột không khí sẽ xy ra
hịên tợng cộng hởng 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

l
=
(
2
k
+
1
)
không khí có giá trị thích hợp bằng :

4
với k = 0, 1, 2, 3, là một số nguyên và là bớc 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 đ
ợc hai vị trí kế tiếp l1 và l2 của pittông trên thớc
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 B¶ng 1.


Từ công thức (1) ta suy ra khong cách d gia hai vị
trí l1 và l2 đúng bằng khong cách giữa hai bơng
λ íc sãng λ cđa
sãng kÕ tiÕp vµ có giá trị bằng
nửa b
d = l 2 l1 =
2
âm, tức là :
c) Cn cứ cac giá trị của khong cách d ghi trong
Bng 1, tính giá trị trung bỡnh
và sai số tuyệt đối
( ) max

cực đại
bớc sóng âm:
= 2 d = ...

(m)

d) Xác định tốc độ v của âm truyền trong không
khí (ở nhiệt độ phòng thí nghiƯm) theo c«ng thøc :
= ………………………………
v= λ f
(m/s)


Bng 1
f =(500 1) Hz
=
2d
(m)

Lần
l1
l2
d = l2 đo (mm (mm) l (m)
1
)

∆λ (m)

1
2
3

λ

= ….

(∆λ ) max

=…..
Ghi­ chó­ :­ Cã 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 khong cách d gia hai vị
trí l1 và l2 của pittông khi nghe thấy âm to nhÊt.


a) ơng
Thay loa
động âm
bằng thoa
âm làm nguồn âm.
. Ph
án điện
2 : Dùng
thoa có tần số f = 440 Hz đợc
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 dới 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 th
ớc milimét khi nghe thấy âm to
nhất. Thực hiện 3 lần phép đo

Hình 4. Bộ thiết bị thí
nghiệm
Xác định tốc độ
truyền âm trong
kh«ng khÝ


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 thớc 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.

Bng
2

Lần
đo

f = (. 1) Hz
d = l2 L1(mm
l2(mm)
l1(m)

)

λ=
2d(m)

∆λ (m)

1
2
3

λ

=….

=
……
(∆λ ) max


c) Cn cứ cac giá trị của khong cách d ghi trong
Bang 2, tính giá trị trung bỡnh
và sai số tuyệt
( ) max

đối cực đại
của bớc sóng âm
... (m)
= 2d =

d) Xác định tốc độ v của âm truyền trong không
khí (ở nhiệt độ phòng thí nghiệm) theo công thøc :
v = λ f = ………………… (m/s)
Ghi­ chó­ :­ Có thể làm lại thí nghiệm này với âm thoa cã
tÇn sè f = 520 Hz. Thùc hiƯn 3 lÇn phép đo khong cách d gia
hai vị trí l1 và l2 của pittông khi nghe thấy âm to nhất.


BÁO CÁO THÍ NGHIỆM THỰC HÀNH VẬT LÝ.
Bài  : XÁC ĐỊNH VẬN TỐC TRUYỀN ÂM
Kết quả:
Chiều dài cột
khơng khí

Lần Lần Lần
1
2
3

Lần Lần
4
5

Giá trị
trung
bình

Khi có cộng hưởng
âm lần đầu l (cm)
Khi có cộng hưởng

âm lần hai l/ (cm)
/

/

λ = 2(l − l ) = ...
f = 440Hz ± 1Hz ;
……………………..
∆v = v (

∆λ ∆f
+ )
f
λ

∆λ = 2(∆l − ∆l ) = ...
v = f . λ=
v = v + ∆v = ...

Sai số
trung
bình