Determinarea vitezei sunetului în solide prin metoda Kundt

Viteza de propagare a undelor elastice longitudinale (ex. undele sonore) in solide este data de rela ia: La trecerea unei unde dintr-un material intr-altul marimea care se pastreaza este frecventa; rezulta ca lungimea de unda a aceleiasi unde este diferita in diferitele medii strabatute.

In lucrarea de fata se va determina viteza sunetului intr-o bara prin metodele lui Kundt. Aceasta metoda se bazeaza pe fenomenul de aparitie a undelor stationare.

Prin interferenta a doua sau mai multe unde de aceasi frecventa iau nastere asa numitele unde stationare, care reprezinta o stare de oscilatie a tuturor punctelor din zona de interferenta, stare caracterizata prin faptul ca amplitudinea de oscilatie este constanta in timp in fiecare punct, dar difera de la un punct la altul. Punctele in care amplitudinea este maxima se numesc ventre, iar punctele in care amolitudinea este minima se numesc noduri. Pozitiile ventrelor si nodurilor sunt fixe, de aici si numele de unde stationare.

In experienta noastra, undele stationare sunt realizate prin interferenta a doua unde sonore care se propaga pe aceeasi directie, dar in sensuri contrare. Se poate demonstra ca distanta intre doua noduri succesive sau intre doua ventre succesive este egala cu jumatate din lungimea de unda.

Fig. 1 prezinta dispozitivul experimental, care este alcatuit dintr-un tub de sticla AB inchis cu dopuri la ambele capete. Prin dopul A patrunde tija pistonului P care se poate deplasa fortat (cu frecare in interiorul tubului). Prin dopul B patrunde o tija confectionata din materialul studiat. Tija este fixata in punctul C la mijlocul ei. Capatul tijei aflat in tub sustine pistonul Q care nu se sprijina pe peretii tubului, putand vibra liber, fara frecare. Celalalt capat al tijei este liber.

In interiorul tubului, intre cele doua pistoane, se afla o pulbere fina de licopodiu sau praf de pluta.

Modul de lucru Pistonul Q va transmite vibratiile sale aerului din tub, unda sonora se va propaga catre pistonul P care o va reflecta, provocand astfel unde stationare in aerul dintre cale doua pistoane. Vibratiile moleculelor aerului antreneaza si pulberea de licopodiu care realizeaza vizualizarea undelor stationare.

PRELUCRAREA DATELOR EXPERIMENTALE Lungimea de unda este data de: de unde: Introducand aceasta relatie in (3) se va ob ine in final: Se va calcula media vitezelor obtinute, precum si eroarea sa.

Lungimea tijelor este L=1m. ...