Respuestas a las preguntas del examen sobre la medición de la velocidad del sonido

Preguntas y respuestas para pensar sobre la medición de la velocidad del sonido

1. ¿Por qué es necesario medir la velocidad del sonido en el estado de oscilación del sistema de onda estacionaria?

Porque cuando la onda estacionaria se desvía del estado de vibración máxima, la forma de la onda estacionaria es inestable y la amplitud del vientre de presión sonora es mucho menor que el valor máximo alcanzado durante la vibración máxima cuando el sistema de onda estacionaria. Está en máxima vibración, cuando el antinodo de la onda estacionaria aparece con una amplitud máxima estable.

2. ¿Cómo ajustar la forma de onda sinusoidal en el osciloscopio al medir la longitud de onda utilizando el "método de vibración de onda estacionaria"?

⑴La perilla "Atenuación del eje Y" del osciloscopio debe configurarse en un valor menor.

⑵ Al mover el receptor S2, el ancho de la banda ancha en la pantalla fluorescente debería cambiar. Si no cambia, puede intercambiar las posiciones de los dos postes de enlace de entrada al osciloscopio, o intercambiar las posiciones de los dos postes de enlace de entrada al transmisor S1.

⑶Ajuste la frecuencia de escaneo para ajustar la onda sinusoidal.

3. Cuando se utiliza el "método de comparación de fases" para medir la longitud de onda, ¿cómo ajustar la elipse o la línea recta?

⑴ La señal recibida por el receptor S2 debe ingresarse desde el terminal "entrada X" del osciloscopio, y la señal del transmisor S1 debe ingresarse al terminal "entrada del eje Y" del osciloscopio. y la perilla "Atenuación del eje Y" debe colocarse en un archivo de valor grande más alto.

⑵ Si la elipse o la línea recta aún no puede aparecer, puedes intercambiar las posiciones de los terminales S1 o S2.

4. Cuando utilizo el "Método de oscilación de onda estacionaria" y el "Método de comparación de fases" para medir la longitud de onda, ¿qué debo hacer si sigo estrictamente los métodos anteriores pero aún no puedo ajustar la forma de onda esperada?

En este momento, puede ser que el cable de conexión esté roto o que el conector no esté en buen contacto. Utilice la escala de ohmios del multímetro para verificar cada cable y asegurarse de que no esté roto y que. cada conector está en buen contacto.

5. ¿Por qué las superficies de los transductores piezoeléctricos S1 y S2 deben mantenerse paralelas y enfrentadas cuando la distancia entre S1 y S2 cambia durante el experimento? ¿Qué problemas surgirán si no hay paralelismo?

Porque solo cuando las superficies de S1S2 permanecen paralelas y enfrentadas, se pueden formar ondas estacionarias entre S1S2, aparecerán antinodos y nodos, y la presión sonora máxima aparecerá en la superficie de S2. pantalla Sólo entonces cambiará la amplitud de la onda sinusoidal, a partir de la cual se puede medir la longitud de onda de la onda de sonido ultrasónica.

Si las superficies de S1 y S2 no son paralelas, no se formará ninguna onda estacionaria entre S1 y S2 y la amplitud de la onda sinusoidal en la pantalla no cambiará. La longitud de onda se puede medir mediante el. método de vibración de onda estacionaria, por lo que el experimento Las superficies de S1 y S2 deben ser paralelas.

6. ¿Cómo ajustar y juzgar si el sistema de medición está en el estado de vibración máxima?

Utilizando el método de oscilación de onda estacionaria, cuando aparece una onda sinusoidal con la mayor amplitud en el osciloscopio, significa que S1 y S2 están en un estado de oscilación de onda estacionaria. El método de ajuste consiste en mover S2 y observar los cambios en la amplitud de la onda sinusoidal en el osciloscopio.

7. Cuando se utiliza el "método de vibración de onda estacionaria" para medir la velocidad del sonido, ¿por qué se observa en el osciloscopio una onda sinusoidal en lugar de una onda estacionaria?

Debido a que la onda estacionaria se forma entre el transmisor S1 y el receptor S2, el receptor S2 recibe una señal de presión sonora. En la posición del nodo de la onda estacionaria, la señal de presión sonora es la más fuerte y se ingresa. al osciloscopio La placa de desviación Y es escaneada por la placa de desviación X, por lo que lo que se observa en el osciloscopio es una onda sinusoidal.

8. Cuando se utiliza el "método de vibración de onda estacionaria" para medir la velocidad del sonido, ¿por qué la amplitud de la onda sinusoidal observada en el osciloscopio se vuelve cada vez más pequeña a medida que aumenta la distancia entre S1S2?

Esto se debe a que cuando las ondas ultrasónicas se propagan en el aire, parte de la energía de la onda siempre será absorbida por el aire, y la energía mecánica de la onda seguirá disminuyendo, la fuerza de la onda se debilitará gradualmente. y la amplitud disminuirá gradualmente.

9. Cuando se utiliza el "método de comparación de fases" para medir la velocidad del sonido, ¿por qué sólo se lee cuando la figura de Lissajous es una línea recta?

Porque cuando la figura de Lissajous es una elipse, la posición del receptor S2 es difícil de determinar debido a la forma y tamaño incierto de la elipse. Sólo cuando la figura de Lissajous es una línea recta, la figura es intuitiva y única, y es fácil determinar la posición de S2.

10. Al medir la velocidad del sonido, ¿se pueden intercambiar los dos circuitos del "método de vibración de onda estacionaria" y del "método de comparación de fases"?

No.

Debido a que el método de vibración de onda estacionaria solo ingresa la señal recibida por el receptor S2 a la placa de desviación Y del osciloscopio, lo que se observa es una señal de onda sinusoidal. El método de comparación de fases introduce la señal del receptor S2 en la placa de desviación X del osciloscopio y la señal del transmisor S1 en la placa de desviación Y, y lo que se observa es la figura de Lissajous.

11. ¿Por qué ambos métodos miden el valor de media longitud de onda pero no el valor de longitud de onda directamente?

Debido a que las ondas ultrasónicas se atenúan en el aire, si el valor de la longitud de onda se mide directamente, la cantidad de datos medidos será pequeña. Debido a la atenuación,

los datos posteriores no se pueden medir. mesurado. Al medir media longitud de onda, la cantidad de datos es grande y es conveniente utilizar el método de diferencia por diferencia para procesar los datos, reduciendo así los errores de medición.