Lydens hastighed vha pcskop og datalyse
Tips
Formål:
at bestemme lydens hastighed i luft vha. af en pc med dataopsamlingskort. Desuden benyttes en tonegenerator, højttaler og mikrofon. Har man ikke dette udstyr, kan man benytte et almindeligt oscilloskop.
Lyd kan være generende, så benyt høreværn!
Forsøgsopstilling:
Lav opstillingen i et forholdsvis stort lokale, så er lyden ikke så generende og der opstår ikke så let resonanser.
I denne vejledning refereres til programmet Datalyse og dataopsamlingskortet pc-skop fra Ivar Balslev, Odense Universitet. Tonegeneratorens signal tilsluttes indgang A på kortet. Mikrofonen tilsluttes indgang B.
Højttaler og mikrofon anbringes på en skinne, så mikrofonen kan flyttes i forhold til højttaleren. Tonegeneratoren indstilles til fx 600 Hz sinus.
I programmet Datalyse vælges apparat / PCskop og der vælges skop-målinger. Klik på knappen, Indtil til venstre i panelet og indstil målebetingelserne til:
Vælg start måling, og du vil forhåbentlig få et skærmbillede som vist nedenfor:
De sorte graf er signalet direkte fra tonegeneratoren. Den grønne graf er signalet fra mikrofonen. (Det sidste signal er multipliceret med en faktor, som afhænger af forstærkningen på indgangen. Mikrofonen giver et signal med en amplitude på nogle millivolt.)
Nu går øvelsen i al sin enkelhed ud på at flytte mikrofonen væk fra højttaleren og se mikrofonsignalet (det grønne) forskydes til højre. Bemærk, at der på grafen er valgt et gitter, så er det nemmere at aflæse tidsforsinkelsen.
Det er nemmest, at foretage målingerne ved at holde øje med den første grønne top. Indstil den ved at flytte mikrofonen, så tiden er nem at aflæse, tid / millisekunder. Aflæs samtidig positionen på x-aksen, sted x / cm. Flyt mikrofonen indtil det igen er nemt at aflæse tiden på skærmen.
Her er et eksempel på en måling. Bemærk, at kun forskydningen på x-aksen og tidsforsinkelsen på t-aksen har hetydning. Hvorfor er det sådan?
| t/ms |
s/cm |
| 1,00 |
0,0 |
| 1,25 |
9,1 |
| 1,50 |
16,7 |
| 1,75 |
24,4 |
| 2,00 |
33,4 |
| 2,25 |
42,2 |
Databehandling:
Indtast dine målinger i tabellen i Datalyse (eller i et regneark). Afbild forskydningen af mikrofonen x som funktion af tidsforsinkelsen t.
Bestem lydens hastighed vha. grafen.
Lydens hastighed i luft er med god tilnærmelse givet ved
 og T er temperaturen i Kelvin.
Beregn lydens fart vha denne formel og sammenlign målt og beregnet værdi.
Husk en vurdering af forsøget!
|