Краткая теория. Если источник звуковой волны частоты двигается со скоростью

Описание установки

 

 

Краткая теория

Если источник звуковой волны частоты двигается со скоростью по направлению к наблюдателю, который неподвижен относительно среды распространения, последний воспринимает частоту:

, (1)

 

где С – скорость звука в среде распространения.

Если источник звука движется от наблюдателя, то воспринимаемая частота будет:

(2)

Если равенства (1) и (2) примерно равны:

И, следовательно, сдвиг частоты будет примерно равен:

(3)

В случае, если источник звука неподвижен, а наблюдатель двигается, воспринимаемая частота равна:

,

где частота звука при покоящемся наблюдателе, с – скорость звука, - скорость наблюдателя, знак + соответствует движению наблюдателя к источнику, а знак – движению наблюдателя от источника звука.

Выполнение работы.

I. Определение скорости движения кара:

1. запустите программу «Время/Счетчик»;

2. установите параметры измерения, как показано на рисунке;

3. установите световой барьер так, чтобы измерение скорости кара происходило при его равномерном движении.

4. переключатель скорости движения кара установите на min;

5. включаем кар и фиксируем значение скорости отображённое на компьютере;

6. измерения проведите 3 – 4 раза;

7. повторите процедуру измерения скорости и частоты, изменив направление движения кара;

8. результаты скорости движения кара заносим в таблицу №1:

Таблица 1.

Номер измерения	Скорость наблюдателя, движущегося от источника звука, м/с	Скорость наблюдателя, движущегося к источнику звука, м/с
1. 2. … n	u1 u2 … un	u1 u2 … un
Среднее

 

II. Определение частоты колебаний приёмника:

 

1. включите генератор звукового сигнала (для получения стабильного сигнала генератор должен «прогреться» в течение не менее 10 минут);

2. запустите программу «Время/Счетчик» и установите параметры для измерения частоты в соответствии с рисунком 3.

Рис. 3. Установка параметров для измерения частоты звука.

 

3. установите частоту колебаний в интервале от 16000 Гц до 20000 Гц;

4. поместите кар с микрофоном вблизи источника звука;

5. зафиксируйте 5 – 6 значений частоты покоя ;

6. поместите кар в начало трека и отпустите; (важно: при измерении необходимо исключить посторонний шум!!!)

7. когда скорость кара станет примерно постоянной, измерьте частоту звуковой волны;

8. проведите ещё 3 – 4 измерения частоты колебаний с другим значением скорости кара.

9. результаты экспериментальных значений частоты заносим в таблицу №2:

Таблица 2.

Средняя скорость наблюдателя, движущегося к источнику звука, м/с	Частота звука, экспериментальная, Гц	Частота звука, расчётная, Гц
…

 

Контрольные вопросы