Читайте также:
|
Данные были получены двумя методами и замечено значительное расхождение результатов между ними. Видно, что скорость звука, определяемая исходя из времени соударения стержней, оказывается ниже скорости, измеренной по времени достижения волной конца стержня с пьезодатчиком. Для сравнения приведены табличные значения (см. таблицу 7 и 8). Серьёзное отклонение результатов первого метода от табличных значений говорит о систематических ошибках в процессе измерения. В действительности, время соприкосновения стержней, определяемое при ударе пары стержней с различной скоростью, менялось. Чем больше была скорость соударения, тем меньше было время соприкосновения. Поэтому время соударения в большей степени зависело от экспериментатора, чем от прохождения волны сжатия-растяжения, в этом заключается неудачность подобранной установки. Было принято решение измерять с наименьшим интервалом и большой скоростью, но так, чтобы эти измерения можно было воспроизвести снова. Результаты, полученные методикой по прохождению во 2-ом методе(когда волна достигает пьезодатчик) оказались значительно лучше и, как видно из таблиц, полученные здесь результаты наиболее близки к реальным. Мною была выявлена третья методика определения скорости звука в твёрдых телах методом измерения расстояния между затухающими колебаниями. Согласно опытам, благодаря этой методике, были получены наиболее близкие к табличным результаты. Результаты, полученные для скорости звука в одном и том же эксперименте различными способами, различны, следовательно, возникает какая-то систематическая ошибка. Она может быть связана с тем, что: время отрыва дольше, т.е. стержни уже оторвались, а электрический контакт ещё идёт; так же она может быть связанна с пьезодатчиком, так как по нему тоже пробегает волна, его длина L ≈ 12мм, а скорость звука в пьезоэлементе v ≈ 10 км/сек, следовательно, время, затраченное на прохождение волны в нём: t ≈ L/v ≈ 12*10-7 получаются следующие данные: t = 0,35423 ± 0,006711913 мкс. Вследствие того, что ошибка измерения времени порядка 3 мсек, этим эффектом можно пренебречь. Расхождение полученных результатов со справочными значениями связанно с систематическими ошибками из-за нечистоты металла, т.е. на поверхности возникает оксидная плёнка, которая разрушается при соударении, и, следовательно, время уже иное. Электронная схема так же может вносить какие-нибудь погрешности; внешние факторы, такие как: температура, влажность, также влияют на полученный результат.
| Табл. 7 Сравнение результатов, полученных по времени прохождения, с табличными данными | |||
| Материал | Длина, м | Скорость звука по времени прохождения, м/с | Табличные значения скорости, м/с |
| Алюминий | 0,405 | 5041 ± 102 | |
| Сталь | 0,45 | 5200 ± 152 | |
| Латунь | 0,5 | 3306 ± 182 | |
| Медь | 0,6 | 3939 ± 184 |
| Табл. 8 Сравнение результатов, полученных по времени соударения, с табличными данными | |||||
| Материал 1 | Длина 1-го стержня, м | Материал 2 | Длина 2-го стержня, м | Скорость звука по времени соударения, м/с | Табличные значения скорости, м/с |
| Алюминий | 0,405 | Латунь | 0,5 | 3622 ±206 | |
| Алюминий | 0,405 | Алюминий | 0,405 | 4852 ±317 | |
| Алюминий | 0,405 | Сталь | 0,45 | 4847 ±284 | |
| Латунь | 0,5 | Сталь | 0,45 | 3041 ±431 | |
| Медь | 0,6 | Сталь | 0,45 | 3429 ±331 | |
| Медь | 0,6 | Латунь | 0,5 | 3341 ±484 |
Выводы и заключение
В результате удалось получить значения скорости звука в латуни, стали, меди и алюминии. Наиболее точными стоит считать измерения, полученные вторым методом (при помощи пьезодатчика), т.к. погрешность результатов значительно выше и значения скоростей наиболее близки к табличным. Для меди скорость звука составила 3939 ± 184 м/c, для латуни 3306 ± 182 м/c, для стали 5200 ± 152 м/c, для алюминия 5041 ± 102 м/с. Была предложена третья методика определения скорости звука в твёрдых телах: метод измерения периода затухающих колебаний.
Список литературы
Оглавление
Введение. 2
1....................................................................................................................... Описание эксперимента. 2
1.1 Методика измерений. 2
1.2 Описание установки. 3
1.3 Результаты измерений. 3
2............................................................................................................ Анализ результатов измерений. 4
2.1 Обработка результатов. 4
2.2 Оценка погрешностей. 5
3................................................................................................. Обсуждение полученных результатов. 6
4.......................................................................................................................... Выводы и заключение. 7
Список литературы.. 7
Дата добавления: 2015-11-30; просмотров: 28 | Нарушение авторских прав