تجربة سرعة الصوت باستخدام الاعمدة الهوائية

تجربة رقم ( 4 ) .
إيجاد سرعة الصوت في الهواء باستخدام الأعمدة الهوائية.

الهدف من التجربة :
تعيين سرعة الصوت في الهواء باستخدام الأعمدة الهوائية لأنابيب مفتوحة من :
أ- طرف واحد . ، ب- مفتوحة من الطرفين.

نظرية التجربة:-
ينتقل الصوت في الأوساط المادية على شكل موجات طولية من تضاغطات وتخلخلات . تنعكس الموجات الصوتية الطولية الصادرة من شوكة رنانة عند سطح الماء داخل أنبوبة الرنين وتتداخل الموجات الصوتية المنعكسة مع الموجات الصوتية الساقطة في حالة حدوث الرنين وتكون مجموعة هذه الموجات ما يسمى بالموجات الموقوفة ، مكونة عقده عند سطح الماء وبطن بالقرب من فوهة الأنبوبة.

وكما هو مبين في شكل (2) يكون طول أقصر عمود هوائي مغلق يحدث رنين مع الشوكة مساوياً 1/4 طول الموجة = 1/4 ج بحيث ج هو طول الموجة الطولية.

ولما كانت سرعة الصوت في الهواء = التردد ( ت ) × طول الموجة ( ل ) .
ل = ج/4 ، ج = 4ل. :. ع = ت × 4ل.


.: في حالة أقصر هوائي لأنبوبة مفتوحة من طرف ومعلقة من الطرف الآخر يكون: الطول الصحيح = ( 1/4 ) طول الموجة + تصحيح الطرف.
= طول الأنبوبة ل + 0.6 نق .
وتكون ع = ت( 4( ل + 0.6 نق )).
وبقسمة كل من الطرفين على ت ع نحصل على :
:. 1/ت = 4/ع( ل + 0.6 نق )
فإذا رسمنا العلاقة بين (1/ت) على المحور الصادي ، ل على المحور السيني كان ميل الخط المستقيم الناتج يساوي (4/ع) ومنه يمكن إيجاد ع وهي سرعة الصوت في الهواء .

أولاً : أنبوبة مفتوحة من طرف واحد:
خطوات العمل :
1- املأ المخبار حتى فوهته بالماء واغمر فيه أنبوبة الرنين إلى أقصى ما يمكن في الماء.
2- اطرق شوكة رنانة معلومة التردد وليكن ترددها (ت1) على قرص من المطاط .وضعها قرب فوهة الأنبوبة واستمع إلى الصوت ثم حرك الأنبوبة والشوكة معاً رأسياً بالتدريج حتى تسمع رنيناً عالياً من أقصر طول عمود هوائي يحدث رنيناً مع الشوكة وليكن طوله فوق الماء (ل1) ثم قس هذا الطول بالمسطرة .
3- كرر العمل السابق عدة مرات مع باقي الشوك الأخرى وسجل نتائجك في الجدول المبين.
4- ارسم العلاقة بين (1/ت) على المحور الصادي، ل على المحور السيني ثم أوجد ميل الخط المستقيم الناتج والذي يساوي (4/ع ) ومنه يمكن إيجاد ع وهي سرعة الصوت في الهواء.(1/ت) طول أقصر عمود هوائي (ل) تردد الشوكة (ت)

ثانياً: أنبوبة مفتوحة من الطرفين.

إذا استخدمنا أنبوبة رنين مفتوحة من طرفين فإن أقصر عمود هوائي يحدث رنيناً عالياً يكون طوله مساوياً (1/2ج) حيث ج هو الطول الموجي وذلك لتكون بطن عند كل من طرفي الأنبوبة وعقدة عند منتصفها.
في هذه الحالة تصبح العلاقة بين سرعة الصوت وطوله الموجي هي :
(1/2 ج) = ل + 1.2نق
وذلك لوجود خطأ عند كل من طرفي الأنبوبة إي (2×0.6 نق)

:. ج = 2(ل + 1.2 نق)
.: ع = ت × ج
:. ع = 2ت( ل + 1.2 نق)


خطوات العمل :
1- نستخدم أنبوبتين مختلفتين في القطر ، نثبت الأنبوبة ذات القطر الأكبر في حامل بحيث تكون أفقية وبداخلها الأنبوبة ذات القطر الأصغر.
2- اطرق شوكة رنانة معلوم ترددها وقربها من فوهة الأنبوبة بحيث لا تلامس جدرانها وحرك الأنبوبة الداخلية تدريجياً في الاتجاه الذي يزيد معه طول عمود الهواء حتى تسمع ونيناً عالياً.
3- ثبت الأنبوبة عند هذا الموضع وأوجد المسافة بين الفوهتين وليكن ل .
4- كرر العمل لشوك رنانة أخرى معلومة التردد وأوجد الطول ل في كل حالة.
5- بالتعويض في المعادلة السابقة نعين سرعة الصوت في الهواء ع.

شكرا على اضافة التجربة وأتمنى اضافة المزيد .

اه بس معلش التجربة من غير الرسومات لانى مقدرتش اعمل الرسومات

شكرا للمجهود الرائع ده يا بشمهندس

you are welcome