Laboratorio di onde II anno CdL in Fisica

Transcript

1 Laboratorio di ode II ao CdL i Fisica Itroduzioe Oda stazioaria di spostameto Quado u oda soora stazioaria si stabilisce i u tubo a fodo chiuso i cui la lughezza del tubo è molto maggiore del suo diametro, sul fodo chiuso del tubo si trova u odo di spostameto dell aria. Viceversa sul lato aperto si ha u vetre (o atiodo) ovvero il massimo spostameto dell aria. I geerale, la posizioe dei odi per lo spostameto dell aria è ache quella dei vetri per la pressioe e viceversa (vedi illustrazioe). Oda stazioaria di pressioe Ampiezze dell oda di spostameto i u tubo a fodo chiuso per le prime quattro armoiche. Il modo a frequeza fodametale per la risoaza i u tubo a fodo chiuso avviee per e frequeza = 4L f = i cui v è la velocità di propagazioe del suoo ell aria. 1 v

2 Le armoiche successive avverrao a lughezza d oda e frequeze 4L = =, 1, 2, 3, 4, f v =. Nello strumeto a ostra disposizioe, realizziamo ua misura dell itesità soora utilizzado u microfoo. Il segale elettrico misurato corrispode alla pressioe esercitata dall oda soora sul diaframma del microfoo. Quado si ha u massimo di ampiezza pressioe soora si è i corrispodeza di u vetre dell oda stazioaria di pressioe (ovvero di u odo dell oda di spostameto). Viceversa, quado il microfoo registra u ampiezza miima dell oda di pressioe soora, avremo u odo dell oda stazioaria di pressioe ed u massimo dell oda di spostameto. Misura 4 Risoaza i tubi a fodo chiuso. Obiettivi MISURA: Determiare i modi di risoaza di u tubo a fodo chiuso. ELABORAZIONE: Modi di risoaza e velocità del suoo ell aria. Strumeti e materiali ecessari Tubo risoatore WA-9612 Geeratore di fuzioe Oscilloscopio digitale Microfoo amplificato Altoparlate Termometro Figura 1. Schema di coessioe 2

3 Procedura di misura 1) Motare il tubo risoatore come i Figura 1: Separare il tubo dal supporto dell altoparlate per almeo 1 mm e massimo 3 mm. Collocare il microfoo all estero dell'imboccatura del tubo, i prossimità della stessa, ed accedere l amplificatore del microfoo. Misurare la distaza fra l imboccatura del tubo e lo zero della scala graduata posta sul fodo del tubo. 2) Oscilloscopio: Coettere il microfoo al caale 1 Impostare Trigger su [Auto Level] 3) Geeratore di fuzioe ed amplificatore: Impostare ua frequeza al valore di 4 Hz ed u ampiezza picco-picco di 3. V (offset. V, oda siusoidale). Il suoo emesso dall altoparlate agisce da eccitazioe siusoidale per l aria posta el tubo. Regolare i parametri dell oscilloscopio per visualizzare la traccia del segale rilevato dal microfoo sul CH1. Misura della fodametale e delle prime armoiche 4) Misurare la temperatura dell aria. 5) Sulla base dei dati coosciuti e valutado la velocità del suoo i aria i corrispodeza del valore di temperatura misurato, calcolare le posizioi dello statuffo per le quali si possa istaurare ua codizioe di risoaza el tubo. 6) Al fie di trovare le codizioi di risoaza per le ode soore el tubo, variare la posizioe dello statuffo letamete a partire da 1 cm fio a 8 cm, misurado l ampiezza del segale rilevato dal microfoo attraverso la fuzioe RMS * el meu [Quick meas] e prededo ota delle posizioi osservate i corrispodeza di ogi miimo relativo dell ampiezza del segale misurato dal microfoo e quelle relative ad ogi massimo relativo dell ampiezza del segale. Avedo tempo a disposizioe, si può evetualmete ricostruire la curva di risposta acquisedo tutti i valori di ampiezza misurata dal microfoo fra 1 e 8 cm a passi di,5 cm (attezioe, soo 141 puti) o almeo su ua parte dell itervallo (per esempio fra 6 e 8 cm). 7) Ripetere la misura co altre due frequeze a scelta. * Il valore RMS = Root Mea Square (Valore quadratico medio) corrispode elle ode siusoidali a circa 2 volte l ampiezza del segale. L algoritmo di calcolo di quest ultimo restituisce valori più accurati di ua misura putuale picco-picco essedo, apputo, valutato come media e o come differeza fra i valori massimo e miimo assoluti rilevati dall oscilloscopio per ogi scasioe. 3

4 Tabelle dati Temperatura: ± K Velocità calcolata del suoo: ± m/s f = 4±.1 Hz L (cm) V RMS mic (V) L (cm) V RMS mic (V) f 1 = ±.1 Hz L (cm) V RMS mic (V) L (cm) V RMS mic (V) 4

5 f 2 = ±.1 Hz L (cm) V RMS mic (V) L (cm) V RMS mic (V) Elaborazioe Elaborare i dati i modo da rispodere alle segueti domade, per ogi valore di frequeza: 1) Qual è il valore delle posizioi dei modi misurati? Esiste ua relazioe co i valori attesi? 2) Assegare il umero dell armoica per ogi modo misurato e riportare su u grafico il valore della posizioe rispetto all iverso della lughezza d oda teorica calcolata. Effettuare diversi tetativi di assegazioe dell ordie dei modi se il grafico o è quello atteso. 3) Qual è la velocità del suoo sulla base dei risultati? Qual è il suo rapporto co la velocità calcolata iizialmete? 4) Nel caso i risultati o corrispodessero a quato atteso, forire delle ipotesi sui motivi di tale differeza. 5