Comprendre la résonance
* Resonance Se produit lorsqu'un objet vibrant (comme une fourche de réglage) provoque une colonne d'air dans un tube à vibrer à sa fréquence naturelle. Cela crée des ondes debout dans le tube.
* tube à extrémité fermée: Un tube à extrémité fermée a un nœud (un point sans déplacement) à l'extrémité fermée et un antinode (un point de déplacement maximal) à l'extrémité ouverte.
l'expérience
1. Configuration:
- Utilisez un cylindre gradué ou un long tube étroit fermé à une extrémité.
- Une fourche de réglage de la fréquence connue (F).
- Eau pour ajuster la longueur de la colonne d'air dans le tube.
2. Procédure:
- Frappez la fourche de réglage et maintenez-la sur l'extrémité ouverte du tube.
- Ajustez lentement le niveau d'eau dans le tube. Vous entendrez une augmentation notable de l'intensité du son lorsque la colonne d'air dans le tube résonne avec la fourche de réglage.
- Mesurez soigneusement la longueur de la colonne d'air (L) à ce point de résonance.
- Répétez le processus pour différentes longueurs de la colonne d'air, enregistrant chaque longueur (L1, L2, etc.) à laquelle la résonance se produit.
Calcul de la vitesse du son
* Relation: La longueur de la colonne d'air à la résonance est liée à la longueur d'onde (λ) de l'onde sonore par l'équation suivante:
L =(n / 4) * λ
où:
- l est la longueur de la colonne d'air
- n est un entier étrange (1, 3, 5, ...) représentant le nombre harmonique. La première résonance est la fréquence fondamentale (n =1), la suivante est la troisième harmonique (n =3), etc.
* Trouver la longueur d'onde:
- Si vous mesurez plusieurs longueurs de résonance (L1, L2, etc.), vous pouvez calculer la longueur d'onde en trouvant la différence entre les longueurs de résonance consécutives:
λ =4 (l2 - l1)
* Vitesse du son:
- La vitesse du son (v) est liée à la fréquence (f) et à la longueur d'onde (λ) par l'équation suivante:
v =f * λ
Exemple:
* Imaginez que vous trouviez les longueurs de résonance suivantes pour une fourche de réglage avec une fréquence de 440 Hz:
- L1 =17,0 cm
- L2 =51,0 cm
* Calculez la longueur d'onde:
- λ =4 (51,0 cm - 17,0 cm) =136 cm =1,36 m
* Calculez la vitesse du son:
- v =440 Hz * 1,36 m =598,4 m / s
Remarques importantes:
* La vitesse du son dépend de la température de l'air. Les calculs ci-dessus supposent la température ambiante standard.
* Cette méthode fournit une approximation raisonnable de la vitesse du son. Pour des mesures plus précises, envisagez d'utiliser un appareil de tube de résonance sophistiqué et de contrôler attentivement la température.
