Khởi động trang 58 Vật lí 11: Âm thanh truyền trong một môi trường có tốc độ xác định, làm thế nào đo được tốc tốc độ truyền âm trong không khí bằng dụng cụ thí nghiệm?

Phương pháp giải:

Dựa vào nội dung kiến thức đã học của những bài trước để trả lời.

Lời giải:

Để đo tốc độ truyền sóng âm trong không khí ta dùng một âm thoa có tần số đã biết để kích thích dao động của một cột không khí trong một bình thủy tinh. Thay đổi độ cao của cột không khí trong bình bằng cách đổ dần nước vào bình. Khi chiều cao của cột không khí ở một độ cao xác định thì âm phát ra nghe to nhất. Tiếp tục đổ thêm dần nước vào bình cho đến khi lại nghe được âm to nhất. Xác định chiều cao của cột không khí lúc sau và tính được tốc độ truyền âm trong không khí.

Hoạt động trang 58 Vật lí 11: Nối máy phát tần số với loa, bật công tắc nguồn của máy phát tần số, điều chỉnh biên độ và tần số để nghe rõ âm (hoặc dùng búa cao su gõ vào một nhánh của âm thoa), đồng thời dịch chuyển dẫn pít-tông ra xa loa. Trả lời câu hỏi sau:

a) Khi pít-tông di chuyển, độ to của âm thanh nghe được thay đổi như thế nào?

b) Khoảng cách giữa hai vị trí liên tiếp của pít-tông mà âm thanh nghe được to nhất cho phép xác định đại lượng nào của sóng âm?

c) Cần đo đại lượng nào để tính được tốc độ truyền âm?

Phương pháp giải:

Dựa vào nội dung kiến thức đã học để trả lời.

Lời giải:

a) Khi pít-tông di chuyển, độ to của âm thanh nghe được thay đổi lúc to lúc nhỏ.

b) Khoảng cách giữa hai vị trí liên tiếp của pít-tông mà âm thanh nghe được to nhất cho phép xác định bước sóng của sóng âm: λ = 2.|l₁ – l₂|

c) Cần đo bước sóng của sóng âm để tính được tốc độ truyền âm.

Hoạt động trang 59 Vật lí 11: Xử lí kết quả thí nghiệm

a) Tính chiều dài cột không khí giữa hai vị trí của pít-tông khí âm to nhất d = l₂ – l₁ = ?

b) Tính tốc độ truyền âm v = λ.f = 2df =?

c) Tính sai số δ_v = δ_d + δ_f =?

Δv=?

d) Giải thích tại không xác định tốc độ truyền âm qua l₁, l₂ mà cần xác định qua l₂ – l₁

Phương pháp giải:

Dựa vào nội dung kiến thức đã học và kết quả thí nghiệm để trả lời.

Lời giải:

Kết quả thí nghiệm tham khảo và cách xử lí số liệu:

Với f1 = 440 Hz  ± 10 Hz

- Bước sóng trung bình $\overline{\lambda }=2\left(\overline{l_2}-\overline{l_1}\right)$= 766 (mm)

- Δλ = 2(Δl2 + Δl1) = 2.(1 + 2) = 6 (mm)

- $\overline{v}=\overline{\lambda }.\overline{f}$= 0,766.440 = 337,04 (m/s)

- Δv = = 10,3 (m/s)

- v =$\overline{v}$ ± Δv = 337,04 ± 10,3 (m/s)

- Không xác định tốc độ truyền âm qua l₁, l₂ mà cần xác định qua l₂ – l₁ vì sóng âm là sự lan truyền qua không khí, nếu xác định âm ở  l₁, l₂ thì ta sẽ không xác định được trong khoảng từ đầu ống thủy tinh đến vị trí l₁, l₂ có những bụng sóng hay nút sóng nào.

Lý thuyết Vật Lí lớp 11 Bài 15: Thực hành: Đo tốc độ truyền âm

I. Dụng cụ thí nghiệm

- Ống trụ làm bằng thủy tinh hữu cơ trong suốt, có đường kính trong 40mm, dài 670mm, có độ chia 0÷660mm (1)

- Pít-tông làm bằng thép bọc nhựa, có vạch dấu, nối với dây kéo và ròng rọc, có thể di chuyển dễ dàng trong ống (2)

- Máy phát tần số phát ra tín hiệu có dạng sin (3)

- Một loa nhỏ (4)

- Giá đỡ ống trụ (5)

II. Thiết kế phương án thí nghiệm

- Lắp ống trụ đã được lồng pít-tông ở trong ống lên giá đỡ, ghép loa sát đầu dưới của ống trụ

III. Tiến hành thí nghiệm

1. Điều chỉnh cho máy phát tần số đến giá trị 500 Hz

2. Dùng dây kéo pít-tông di chuyển trong ống thủy tinh, cho đến lúc âm thanh nghe được to nhất. Xác định vị trí âm thanh nghe được là lớn nhất lần 1. Đo chiều dài cột khí l₁. Thực hiện thao tác thêm 2 lần

3. Tiếp tục kéo pít-tông di chuyển trong ống thủy tinh, cho đến lúc lại nghe được âm thanh to nhất. Xác định vị trí của pít-tông mà âm thanh nghe được là to nhất lần 2. Đo chiều dài cột khí l₂. Thực hiện thêm 2 lần nữa

IV. Kết quả thí nghiệm

Xem thêm các bài giải SGK Vật lí lớp 11 Kết nối tri thức hay, chi tiết khác:

Bài 14: Bài tập về sóng

Bài 15: Thực hành: Đo tốc độ truyền âm

Bài 16: Lực tương tác giữa hai điện tích

Bài 17: Khái niệm điện trường

Bài 18: Điện trường đều