Определение длины звуковой волны и периода биений звука

Теги: звуковая волна, период колебаний, биения, физика, демонстрация, эксперимент. исследование, аргус

В процессе обучения очень важную роль играет наглядность, это же относится в том числе и к урокам изучения звуковых явлений. Основная сложность здесь состоит в том, что, несмотря на различные демонстрации с камертоном и “наблюдение” звука, учащимися нельзя точно судить о “структуре” звука и о том, что он из себя представляет. Немного позволяют преодолеть или частично разрешить данную проблему программы для работы со звуком, например: “Регистратор звука”, входящий в “Аргус”, Winscope или цифровые лаборатории “Архимед”.
Рассмотрим решение ряда экспериментальных задач:

  1. по определению длины звуковой волны;
  2. по определению периода биений звука.

Для определения длины звуковой волны, как известно, понадобится знать скорость звука и период колебаний звука. Скорость берется из таблицы физических величин, а вот период придется определить экспериментально.
Итак, прежде всего понадобится источник звука (желательно камертон) и компьютер с микрофоном (можно использовать микрофон, который идёт вместе с наушниками). Я же вместо камертона (посколько у меня его нет, буду использовать колонки и аудио файл с записью звука камертона). Дальнейшая схема проста: запускаем “Регистратор звука”, затем ударяем по камертону или включаем программу для воспроизведения аудио, в регистраторе выбираем “Регистрация данных” -> “Начать” и наблюдаем следующую картину

Затем, “Регистрация данных” -> “Остановить” и “Регистрация данных” -> “Сохранить данные”. В итоге будет открыт MS Excel и в него будут загружены данные амплитуды для соответствующих моментов времени в секундах. Строим график в Excel и определяем, наведением на вершины, значения моментов времени для максимумов или минимумов. В моем случае период равен 47,9 с. Таким образом длина звуковой волны определится по формуле:

L = vT


В моем случае 15,71 м для периода 47,9 с и частоты 21 Гц. Есстественно, есть погрешности, но какой эксперимент без них.
Вторая задача решается приблизительно также, только понадобятся два камертона или же аудиозапись с биениями звука.

После сохранения данных, открытия в MS Excel и построения графика, можно будет легко определить период биений, если, конечно, знать что же такое период биений.
Подводя итог, хочется отметить, что с помощью указанных ранее программ можно не только сделать процесс изложения материала о звуковых явлениях более наглядным, но и позволяет учителю и преподавателю ставить перед учащимися и студентами различные экспериментальные задачи.

Add a Comment