Trompet Kundt
Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 1. januar 2020; checks kræver 2 redigeringer .Kundt-røret er en eksperimentel akustisk enhed opfundet i 1866 af den tyske fysiker August Kundt [1] [2] for at måle lydens hastighed i gasser eller en fast cylinder. Til dato er enheden brugt til at demonstrere en akustisk stående bølge.
Sådan virker det
Røret består af en gennemsigtig cylinder fyldt med en lille mængde fint let pulver (fra kork , lycopodium , talkum [3] ). En stabil frekvens lydkilde er installeret i den ene ende af røret. Kundt brugte en metalresonator, der "sang", når den blev gnedet. Moderne demonstrationer bruger højttalere som lydkilde , forbundet til en signalgenerator, der producerer et sinusformet signal med en stabil frekvens. Den anden ende af røret er tilstoppet eller indeholder et bevægeligt stempel for at justere rørets længde.
Når lydkilden er tændt, ændres rørets længde med et stempel fra den modsatte ende, indtil lyden bliver skarpt høj - dette indikerer tilstedeværelsen af akustisk resonans i røret . Det betyder, at et multiplum af lydens bølgelængder passer ind i lydens bane, idet bølgelængden er angivet med bogstavet λ . Samtidig er rørets længde et multiplum af et helt antal halvbølger. Der dannes en stående bølge i røret . Amplituden af vibrationer, på grund af tilføjelsen af bølger, er lig med nul gennem periodiske afstande langs røret, der danner "knuder", hvor pulveret ikke bevæger sig, og antinoder , hvor amplituden er maksimal, og pulveret bevæger sig.
Pulveret medføres af luftbevægelserne skabt af den akustiske bølge i røret og danner bakker ved knuderne, som forbliver, selv efter at lyden er slukket. Afstanden mellem bakkerne er lig med halvdelen af lydens bølgelængde λ/2 . Måler man afstanden mellem lysbillederne, kan man finde lydens bølgelængde λ , og hvis lydens frekvens, betegnet med bogstavet f , er kendt, så kan man finde lydens hastighed i luft. Forholdet er beskrevet med formlen:
Bevægelsen af pulverpartikler er forårsaget af akustisk strømning forårsaget af grænselaget ved rørvæggene. [fire]
Efterfølgende eksperimenter
Ved at fylde røret med forskellige gasser, samt pumpe gas ud af røret med en pumpe, kunne Kundt måle lydens hastighed i forskellige gasser og ved forskellige tryk. Vibrationskilden var en metalstang fastgjort i midten af proppen i den ene ende af røret. Da Kundt gned stangen med et stykke læder dækket med kolofonium , resonerede stangen med sin resonansfrekvens. Da lydens hastighed i luft allerede var kendt, var Kundt i stand til at beregne lydens hastighed i stangens metal. Længden af stangen L var lig med den halve bølgelængde af lyd i metallet, og afstanden mellem pulverbunkerne i røret var lig med halvdelen af lydens bølgelængde i luft d . Følgelig var lydhastighederne i disse medier relateret til hinanden som bølgelængder:
Nøjagtighed
En mindre præcis metode til bestemmelse af bølgelængde blev brugt før Kundt. Den er baseret på måling af rørets længde ved resonans, som er et multiplum af antallet af halvbølger i røret. Men problemet er, at rørets længde ikke er nøjagtigt lig med et multiplum af antallet af halvbølger [3] . Dette skyldes det faktum, at knudepunktet på siden af den vibrerende diffusor ikke er præcis på stedet for diffuseren, men i en vis afstand fra den. Kundts metode til direkte at måle afstanden mellem noder på pulveret gjorde det muligt at forbedre nøjagtigheden markant.
Se også
- Chladni figurer , En anden teknik til at visualisere en stående bølge på et fly
- Rubens rør , Demonstration af en stående bølge i et rør ved hjælp af brændbar gas
Kilder
- ↑ Kundt, A. Ueber eine neue Art Akustischer Staubfiguren und über die Anwendung derselben zur Bestimmung der Shallgeschwindigkeit in festen Körpern und Gasen (tysk) // Annalen der Physik . - Leipzig: JC Poggendorff, 1866. - T. 127 , nr. 4 . - S. 497-523 . - doi : 10.1002/andp.18662030402 . - . Arkiveret fra originalen den 2. januar 2014.
- ↑ Kundt, August. Acoustic Experiments (engelsk) // The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science : tidsskrift. Storbritannien: Taylor & Francis. — Bd. 35 , nr. 4 . - S. 41-48 .
- ↑ 1 2 Poynting, John Henry; Thomson, JJ En lærebog i fysik: Lyd (neopr.) . — 3. - London: Charles Griffin & Co., 1903. - S. 115-117.
- ↑ Faber, T. E. Fluid Dynamics for Physicists (uspecificeret) . - Storbritannien: Cambridge University Press , 1995. - S. 287. - ISBN 0-521-42969-2 .
 Ordbøger og encyklopædier |
|---|