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物理实验声速怎么算

发布时间:2022-08-02 04:55:42

❶ 物理小实验 如何测声速

仪器和器材】

梆子,秒表或手表,卷尺。

【实验方法】

在高墙前或山谷中唱歌或叫喊时,往往可以听到回声,而且在早晨时回声最清晰响亮,因此本实验最好在早晨进行。首先选择好合适的实验场所,例如一堵高墙,高墙的前面平坦空旷。实验者站在离高墙的距离为R处,按照均匀的时间间隔T敲打梆子。当听到反射回来的第一次梆子声与打出来的第二次梆子声完全重叠时,则表示每次梆子发出的声音传到高墙并被高墙反射回来到达实验者处的时间刚好等于敲梆子的时间间隔T。因此声音传播的速度v为v=2R/T

1.站在离高墙100米或更远的距离,以一定的时间间隔敲打梆子。

2.注意控制敲梆子的节拍,使从高墙处反射回来的梆子声与敲出来的声音相重叠。

3.站在旁边的学生由一人报出敲击的次数,其他学生同时用秒表或手表计时。测出敲击20次至50次的时间间隔t,并由所得的结果计算出敲梆子的时间间隔T(秒)。

4.用卷尺测出敲击地点到高墙的距离R(米)。

5.将所得的数据代入公式v=2R/T求出声速v米。同时要记下测量时空气的温度,因为空气中声音传播的速度与温度有关。

❷ 水中测量声速物理实验那个理论声速怎么求

5HZ的频率不确定度给声速测定带来的影响-->Δf=5Hz,f=30000Hz,v=λf-->
Δv/v=Δf/f=5/30000=1/60000
由于超声波具有波长短,易于定向发射、易被反射等优点。在超声波段进行
声速测量的优点还在于超声波的波长短,可以在短距离较精确的测出声速。
超声波的发射和接收一般通过电磁振动与机械振动的相互转换来实现,最常
见的方法是利用压电效应和磁致伸缩效应来实现的。本实验采用的是压电陶瓷制
成的换能器(探头),这种压电陶瓷可以在机械振动与交流电压之间双向换能。
声波的传播速度与其频率和波长的关系为: (1) 由(1)式可知,测得声波的频率和波长,就可以得到声速。同样,传播速度亦可用 (2) 表
示,若测得声波传播所经过的距离L和传播时间t,也可获得声速。

1. 共振干涉法

实验装置如图1所示,图中和为压电晶体换能器,作为声波源,它被低频信号发生器输出的交流电信号激励后,由于逆压电效应发生受迫振动,并向空气中定向发出以近似的平面声波;为超声波接收器,声波传至它的接收面上时,再被反射。当和的表面近似平行时,声波就在两个平面间来回反射,当两个平面间距L为半波长的整倍数,即
(3)
时,发出的声波与其反射声波的相位在处差(n=1,2 ……),因此形成共振。
因为接收器的表面振动位移可以忽略,所以对位移来说是波节,对声压来说是波腹。本实验测量的是声压,所以当形成共振时,接收器的输出会出现明显增大。从示波器上观察到的电信号幅值也是极大值(参见图2)。
图中各极大之间的距离均为,由于散射和其他损耗,各级大致幅值随距离增大而逐渐减小。我们只要测出各极大值对应的接收器的位置,就可测出波长。由信号源读出超声波的频率值后,即可由公式(1)求得声速。
2. 相位比较法

波是振动状态的传播,也可以说是位相的传播。沿波传播方向的任何两点同相位时,这两点间的距离就是波长的整数倍。利用这个原理,可以精确的测量波长。实验装置如图1所示,沿波的传播方向移动接收器,接收到的信号再次与发射器的位相相同时,一国的距离等于与声波的波长。
同样也可以利用李萨如图形来判断位相差。实验中输入示波器的是来自同一信号源的信号,它们的频率严格一致,所以李萨如图是椭圆,椭圆的倾斜与两信号的位相差有关,当两信号之间的位相差为0或时,椭圆变成倾斜的直线。
3. 时差法

用时差法测量声速的实验装置仍采用上述仪器。由信号源提供一个脉冲信号经发出一个脉冲波,经过一段距离的传播后,该脉冲信号被接收,再将该信号返回信号源,经信号源内部线路分析、比较处理后输出脉冲信号在、之间的传播时间t,传播距离L可以从游标卡尺上读出,采用公式(2)即可计算出声速。

4. 逐差法处理数据

在本实验中,若用游标卡尺测出个极大值的位置,并依次算出每经过个的距离为
这样就很容易计算出。如测不到20个极大值,则可少测几个(一定是偶数),用类似方法计算即可。

❸ 声音的速度是怎么计算出来的呢

在19世纪,德国马德堡市市长盖利克曾做这样一个实验,把钟放在一个玻璃罩里,在玻璃罩上钻一个小孔,接上抽气机,然后把罩里的空气慢慢抽出来,这时,钟摆的滴管声逐渐减弱,最后终于听不见了。这一实验证明了声音必须在一定的媒质中传播,真空是不能传播声音的。

第一个测定空气中声音传播的速度的人是法国的默森。他使用的方法是:一个火枪手站在甲山头放枪,站在乙山头的另一个人记录下从看见火光到听到枪声时的时间间隔,再测出两山头之间的直线距离。他测得空气中的声速为1380英尺/秒。

1677年6月23日,巴黎科学院用同样的方法测得的声速为356米/秒。1738年,法国有几位科学家做了声音在空气中传播速度的实验。他们测的声速为337米/秒。后来,人们又做了许多次实验,发现温度不同,声音传播的速度也不相同。在零下30℃时,声音每秒跑313米,在100℃时,声音每秒跑340米,而在常温下,声音的速度为340米/秒。也就是说,声音在空气中的速度随温度的变化而变化,温度每上升或下降5℃,声音的速度上升或下降3米/秒。

知道了声音在空气中的传播速度,那么在水里的速度一样吗。

1827年,柯莱顿和斯特姆在瑞士的日内瓦湖,第一次测得声音在水中传播的速度,他们分别乘坐两只船,相距十四公里。在甲船上,他们先向水里放下一口钟。在放炮的同时,敲响大钟。在乙船上的人,看到甲船上的火光的同时开始计时,用一个特殊的听音器鉴听钟声,测出火光和声音到达乙船的时间差。

他们的实验结果是:声音在水中的传播速度为1435米/秒。后来经过多次测定,声音在水里的传播速度大约为1500米/秒。

实验表明,不同材料中声音的传播速度不同,声音的速度与声音本身的性质无关,只与温度和材料的性质有关。声音的传播速度随物质的坚韧性的增大而增加,随物质的密度减小而减少。如:声音在冰的传播速度比声音在水的传播速度快,冰的坚韧性比水的坚韧性强,但是水的密度大于冰,这减少了声音在水与冰的传播速度的差距。利用声音的这种特性,可用它来测距。例如,测量海洋深度的声呐系统就是利用声波来进行工作的。

日内瓦喷泉

❹ 物理学中“声速的测量”

加一把发出声音的枪可以把,大不了自己叫好了,同时作个手势
传统方法
方法1:一个声音产生后,并不会立刻传到你的耳朵,通常要经过一段时间。除非你自己有这种经验,否则这是很难理解的。例如:如果你参加一个运动会,坐在离鸣枪的人有一段距离的地方,你会先看到枪冒烟,后听到枪声。这是因为光行进的速度非常快(约1秒钟300000公里),而声音的速度就慢得多(约1秒种340米)。所以你会立刻看到枪冒烟,但声音要过一会儿之后才会听到。�
于是早期测量声音的速度是利用枪来做实验。帮忙的人要拿着枪在一个量好的距离外,另一个人就拿着马表站在原点。在看到信号之后,帮忙的人就对空鸣枪。在原点的人一看到枪的火花和烟时,就把马表按下来;而当他听到枪声时,就再按一次马表让马表停下来。看到火花和听到枪声之间的时间,就是声音行经这一段量好距离所需的时间。就能算出声音的速度。根据这一原理你不妨在今后的校运动会的时候试验一下(利用百米赛跑就可以了).
为了测量声音的速度你需要一个马表和一个皮尺。量一个500公尺的距离,要尽可能量得准确一点。你和你的同学分别站在两端;你的同学两手各拿一块大石头(或者锣、鼓、或者干脆拍手--拍手的声音太低如果对方听不到就不好办了),你则拿一个马表。当你大叫“开始”时,你的同学要把石头举到头顶,尽量大声敲击。�当你一看到石头撞在一起,就按下马表。等到你听到石头撞击的音,就再按一下马表让马表停下来。时间方面要记录到十分之一秒。如果能多做几次实验,算出时间的平均值是最好的。�你只要用计算机把你和你同学的距离除以时间,就可以算出声音的速度了。

**声速的测量**

二十世纪以来,声学测量技术发展很快。目前声学仪器有较大发展,并具有高保真度,很宽的频率范围和动态范围,小的非线性畸变和良好的瞬态响应等。

过去,测量声波和振动的仪表都是模拟式电子仪表,测量的速度和准确度受到一定的限制。六十年代初。出现了数字式仪表,直接采用数字显示,提高了测量时读数的准确度。由于计算技术和高质量、低功耗的大规模集成电路的发展,人们已能用由微处理机控制的自动测量代替逐点测量,使许多需要事后计算的声学测量和分析工作可以用微计算机实时运算。

以微处理机为中心的测量仪器,不但实现了小型化、多功能,而且由于采用了快速博里叶换算法,从而实现了实时分析。同时也出现了一些新的声学测量和分析方法,例如实时频谱分析,声强测量,声源鉴别,瞬态信号分析,相关分析等。

今后声学测量的任务是采用新的测量技术,提出新的测量方法,使用自动化数字式仪器,以提高测量的准确度和速度。

回顾历史,可以看到,在发展经典声学的过程中,许多研究工作是直接用人耳来听声音的。直到本世纪,发展了无线电电子学,才使声波的测量采用了电声换能器和电子测量仪器。 高性能的测量传声器、频谱分析仪和声级记录器实现了声信号的声压级测量,频谱分析和声信号特性的自动记录;从而可以测量各种不同频率、不同强度和波形的声波,扩展了声学的研究范围,促进了近代声学的发展。可以期望,计算技术和大规模集成电路的发展,微计算机和微处理机在声学工作中的应用,必将促使近代声学进一步发展。

传统方法
方法1:一个声音产生后,并不会立刻传到你的耳朵,通常要经过一段时间。除非你自己有这种经验,否则这是很难理解的。例如:如果你参加一个运动会,坐在离鸣枪的人有一段距离的地方,你会先看到枪冒烟,后听到枪声。这是因为光行进的速度非常快(约1秒钟300000公里),而声音的速度就慢得多(约1秒种340米)。所以你会立刻看到枪冒烟,但声音要过一会儿之后才会听到。�
于是早期测量声音的速度是利用枪来做实验。帮忙的人要拿着枪在一个量好的距离外,另一个人就拿着马表站在原点。在看到信号之后,帮忙的人就对空鸣枪。在原点的人一看到枪的火花和烟时,就把马表按下来;而当他听到枪声时,就再按一次马表让马表停下来。看到火花和听到枪声之间的时间,就是声音行经这一段量好距离所需的时间。就能算出声音的速度。根据这一原理你不妨在今后的校运动会的时候试验一下(利用百米赛跑就可以了).
为了测量声音的速度你需要一个马表和一个皮尺。量一个500公尺的距离,要尽可能量得准确一点。你和你的同学分别站在两端;你的同学两手各拿一块大石头(或者锣、鼓、或者干脆拍手--拍手的声音太低如果对方听不到就不好办了),你则拿一个马表。当你大叫“开始”时,你的同学要把石头举到头顶,尽量大声敲击。�当你一看到石头撞在一起,就按下马表。等到你听到石头撞击的音,就再按一下马表让马表停下来。时间方面要记录到十分之一秒。如果能多做几次实验,算出时间的平均值是最好的。�你只要用计算机把你和你同学的距离除以时间,就可以算出声音的速度了。

方法二.
测量声音的速度还有一种利用回音来测量的的方法:(
所谓回声,就是声音在传播的过程中碰到高大的障碍物被反射了回来,不是在电视里(当然是夸张)有时看到一个人面对大山大喊一声,可以听到三个、四个甚至五个回声吗?
哪么我们就可以根据这样的原理,站在离高墙较远的地方(事先测出你到高墙的距离)大声地喊一下,在你喊的同时按下秒表,当你听到自己的回声再按一下秒表,这样一来,你的喊声从你那儿到高墙打了一个来回,你只要把上面说的你跟高墙的距离除以测得的时间的一半,这声音的速度也就出来了(这里要注意的是因为人能分辨出自己的回声的时间间隔要超过0.1秒,声音有传播速度是340米每秒,所以你与墙的距离,至少不得少于17米才行,而且中间还不能有障碍物)。

利用回声测声音速度比较高级和精确的做法是:
利用超声波遇到物体发生反射,超声波发生器通过电缆线连与超声接受器连为一体,接受器能将接收到的超声波信号进行处理并在电脑屏慕上显示其波形,超声波发生器每隔固定时间发射一短促的超声波信号,而接收到的由于障碍物反射回的超声波信号经仪器处理后也可在电脑屏上显示出来(两个波的形状一大一小便于区分),每个反射波与相应的发射波之间的滞后的时间可经电脑的处理输出,即能直接从电脑上读出一个超声波发射后遇到障碍物返回来的时间间隔,只要你事先测出超声波发生器到障碍物之间的距离S,并将S除以往返时间的一半就是声音在空气里的传播速度了。(超声波在空气中的传播速度跟一般人能听得到的声波速度是相等的)。

测量声速最简单、最有效的方法之一是利用声速v 、振动频率f和波长λ之间的基本关系,即实验时用结构相同的一对(发射器和接收器)超声压电陶瓷换能器,来作声压与电压之间的转换。利用示波器观察超声波的振幅和相位,用振幅法和相位法测定波长,由示波器直接读出频率f。

(一)谐振频率
超声压电陶瓷换能器是实验的关键部件,每对超声压电陶瓷换能器都有其固有的谐振频率,当换能器系统的工作频率处于谐振状态时,发射器发出的超声波功率最大,是最佳工作状态。

(二)振幅法
由发射器发出的声波近似于平面波。经接收器反射后,波将在压电陶瓷换能器的两端面间来回反射并且叠加。当两个换能器之间的距离等于半波长的整数倍时发生共振,产生共振驻波现象,波幅达到极大。由纵波的性质可以证明,振动位移处于波节时,则声压是处于波腹。接收器端面近似为一波节,接收到的声压最大,经接收器转换成的电信号也最强。声压变化和接收器位置的关系可从实验中测出,当接收器端面移动到某个共振位置时,示波器上会出现最强的电信号,如果继续移动接收器,将再次出现最强的电信号,两次共振位置之间的距离即为1/2λ 。

(三)相位法
波是振动状态的传播,也可以说是相位的传播。沿传播方向上的任何两点,其振动状态相同,或者说其相位差为2π的整数倍时两点间的距离应等于波长λ的整数倍,利用这个公式可测量波长。由于发射器发出的是近似于平面波的超声波,当接收器端面垂直于波的传播方向时,其端面上各点都具有相同的相位。沿传播方向移动接收器时,总可以找到一个位置使得接收到的信号与发射的信号同相。移过的这段距离必然等于超声波的波长λ 。为了判断相位差并且测定波长,可以利用双踪示波器直接比较发射的信号和接收的信号,同时沿传播方向移动接收器寻找同相点。也可以利用利萨如图形寻找同相时椭圆退化为斜直线的点。

❺ 声速怎么算,那些字母表示什么

声速怎么算:声音从发出位置到测试位置,两点间的距离为S、所用时间为T,那么声速为:V=S/T。
字母表示什么:
V=S/T
V:表示声速
(单位:m/s
即:米/秒)
S:表示距离
(单位:m
即:米)
T:表示时间
(单位:S
即:秒)

❻ 物理初二声速到底如何计算,请将过程详细介绍,急死我了,怎么也学不会

情景模拟:比如说在1000米开外有一面很大的墙,当你大喊一声,用秒表记下当听到你的回音的时候的时间,距离1000米*2除以时间就是声速了……希望对你有所帮助!

❼ 固体中声速测量用的事什么方法,测量公式是什么公式中各物理量的含义是什么

共振干涉法测量声速

假设在无限声场中,仅有一个点声源S1(发射换能器)和一个接收平面(接收换能器S2)。当点声源发出声波后,在此声场中只有一个反射面(即接收换能器平面),并且只产生一次反射。

在上述假设条件下,发射波ξ1=Acos (ωt+2πx /λ)。在S2处产生反射,反射波ξ2=A 1cos (ωt+2πx /λ),信号相位与ξ1相反,幅度A 1<A 。ξ1与ξ2在反射平面相交叠加,合成波束ξ3

则有:ξ3=ξ1+ξ2=(A 1+A 2)cos (ωt-2πx /λ)+A 1cos (ωt+2πx /λ) =A 1cos(2πx /λ)cos ωt+A 2cos (ωt - 2πx /λ)

合成后的波束ξ3在幅度上,具有随cos(2πx /λ)呈周期变化的特性,在相位上,具有随(2πx /λ)呈周期变化的特性。

❽ 物理试验中测定声速得方法有哪些

【目的和要求】
学习粗略测定声音速度的方法,了解空气中声速的大小。【仪器和器材】
梆子,秒表或手表,卷尺。【实验方法】
在高墙前或山谷中唱歌或叫喊时,往往可以听到回声,而且在早晨时回声最清晰响亮,因此本实验最好在早晨进行。首先选择好合适的实验场所,例如一堵高墙,高墙的前面平坦空旷。实验者站在离高墙的距离为R处,按照均匀的时间间隔T敲打梆子。当听到反射回来的第一次梆子声与打出来的第二次梆子声完全重叠时,则表示每次梆子发出的声音传到高墙并被高墙反射回来到达实验者处的时间刚好等于敲梆子的时间间隔T。因此声音传播的速度v为v=2R/T
1.站在离高墙100米或更远的距离,以一定的时间间隔敲打梆子。
2.注意控制敲梆子的节拍,使从高墙处反射回来的梆子声与敲出来的声音相重叠。
3.站在旁边的学生由一人报出敲击的次数,其他学生同时用秒表或手表计时。测出敲击20次至50次的时间间隔t,并由所得的结果计算出敲梆子的时间间隔T(秒)。
4.用卷尺测出敲击地点到高墙的距离R(米)。
5.将所得的数据代入公式v=2R/T求出声速v米。同时要记下测量时空气的温度,因为空气中声音传播的速度与温度有关。【注意事项】
1.实验者离墙的距离以能清晰地听到回声为宜。
2.若每隔一次听到敲击声与回声重合,则声速公式v=2R/T。实验内容
1、连接测量系统。函数信号发生器的输出与发射换能器和示波器的X(Y2)输入并联连接,接收换能器的输出与示波器的Y1输入连接。
2、练习使用函数信号发生器和示波器。
(1)用示波器观察由信号发生器提供的不同的波形信号。
(2)用示波器观察李萨如图形。
3、调节谐振频率。信号发生器输出正弦信号,频率调节到换能器的谐振频率,记下谐振频率f。这时,换能器发射出的超声波最强。
4、利用驻波法测量声速。
(1)信号发生器输出频率处于谐振频率;示波器Y轴工作方式选择开关置于Y1,“拉Y1
(X)”旋钮推进。
(2)从两换能器相距1cm左右开始,由近及远移动接收换能器,观察示波器上的接收信号的变化情况,记下第1、2、3、……、20个出现正弦波极大值时接收换能器的位置即游标卡尺的读数L1、L2、L3、……、L20。
(3)采用逐差法求出波长λ,进而求出声速v;计算声速的不确定度,表示测量结果。
5、利用相位比较法测量声速。
(1)信号发生器输出频率处于谐振频率;示波器Y轴工作方式选择开关可以置于任意位置,“拉Y1(X)”旋钮拉出。
(2)从两换能器相距1cm左右开始,由近及远移动接收换能器,观察示波器上李萨如图形的变化情况,记下第1、2、3、……、20个出现直线时接收换能器的位置即游标卡尺的读数L1、L2、L3、……、L20。
(3)采用逐差法求出波长λ,进而求出声速v;计算声速的不确定度,表示测量结果。
仪器简介
1、超声声速测定仪:主要由两个超声压电换能器和游标卡尺组成;超声压电换能器可以实现声
压和电压之间的相互转换,分别用于发射和接收超声波;游标卡尺用来测量声波发射面和接
收面之间的距离。
2、函数信号发生器:提供适当频率的正弦电信号给压电换能器来发射超声波。
3、双踪示波器:
(1)观察和测量接收换能器将声压转换成的电信号;
(2)观察发射电信号和接收电信号两个相互垂直简谐振动叠加产生的李萨如图形,测量相位差。

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