De snelheid van het geluid bepalen m.b.v. je PC |
Datum: januari 2003
Principe:
De snelheid van het geluid bepalen mbv een plastic buis en een PC met geluidskaart. |
Materiaal:
|
|
Uitvoering:
|
OPSTELLING: |
Resultaat:
Vergroot
signaal.
We hebben het experiment uitgevoerd bij een temperatuur van 22.6 °C. |
FFT analyse
van het eerste geluidspakketje. Frequentie: 73 Hz |
|
FFT analyse
van het tweede geluidspakketje. Frequentie: 1233 Hz
|
Discussie en conclusie:
Om de geluidssnelheid in lucht te kunnen meten
moeten we:
Daarna kunnen we de snelheid berekenen m.b.v.
de formule: v = s / t Met behulp van de opstelling die we gebouwd hebben kijken we naar de echo van het geluidssignaal, en we bepalen dus de tijd die het duurt van het moment dat we het geluid maken totdat de echo de microfoon weer bereikt. Sample frequentie: 48000 - dus 48000 samples per seconde.
De geluidssnelheid is 331.4 m/s bij een
temperatuur van 0 °C. De gemeten 352 m/s komt dus al aardig in de buurt van de 346 m/s. Een fout van 2% relatief is niet zo slecht. |
Opmerkingen:
Ik heb het me een beetje gemakkelijk gemaakt door de meting maar een keer uit te voeren. Beter zou zijn om de meting verschillende malen bij verschillende weglengtes te herhalen en van al deze metingen het gemiddelde nemen. |
Literatuur:
|
Achtergrondinformatie:
Een trilling is een periodieke beweging om een
evenwichtsstand. De uitwijking (u) is de afstand tot de evenwichtsstand. Een ander woord voor maximale uitwijking is amplitude (r). Bij een gedempte trilling neemt de amplitude af tot nul; bij een ongedempte trilling blijft de amplitude constant. De trillingstijd of periode (T) is de tijdsduur waarin één volledige trilling wordt uitgevoerd. De frequentie (f) is het aantal trillingen dat per seconde wordt uitgevoerd. De frequentie wordt uitgedrukt in Hertz (Hz). Het verband tussen frequentie en trillingstijd luidt: f = 1/T De hoogte van een toon hangt samen met de
frequentie: een grotere frequentie betekent een hogere toon. Als twee trillingen gelijk lopen, dan trillen
ze 'in fase' (Df=0). Een verdubbeling van de geluidssterkte doet het geluidsniveau met 3dB toenemen. Golfsnelheid = verplaatsing / tijdsduur --> v = l/T ofwel l = v·T In een koord, in een spiraalveer en langs een
vloeistofoppervlak kun je een lopende transversale golf laten ontstaan (een
opeenvolging van golfbergen en golfdalen). Geluid heeft een medium nodig en geluid beweegt
zich voort als een longitudinale golf. Voert een systeem als 'blokje aan veer' een eigentrilling uit, dan geldt voor de trillingstijd: T = 2pÖ(m/C) Hierin is m de massa van het blokje en C de veerconstante (uitge- drukt in Newton per meter). Voert een slinger een eigentrilling uit, dan geldt voor de trillingstijd: T = 2pÖ(l/g) Hierin is l de lengte van de slinger en g de valversnelling. Resonantie is het verschijnsel, dat een
voorwerp een gedwongen trilling uitvoert met een zo groot mogelijke amplitude. Ook geldt: l
= v·T = v/f Deeltjes die niet trillen, noemt men knopen; Bij een ingeklemd staafje geldt de formule: Voor de eigenfrequentie geldt dan: Bij een buis met twee open einden, geldt de
formule van het koord; |
13-01-2017