PFZ-S-M4. Wyznaczanie szybkości dźwięku w powietrzu. PDF

Preview

Summary

Download PFZ-S-M4. Wyznaczanie szybkości dźwięku w powietrzu. PDF

Description

PRACOWNIA FIZYCZNA 1

Instytut Fizyki - Centrum Naukowo Dydaktyczne

SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA LABORATORYJNEGO

TEMAT: PFZ-S-M4. Wyznaczanie szybkości dźwięku w powietrzu. Wydział Grupa/Sekcja

GIG 5

Kierunek Rok akademicki

Rok studiów

2020

Semestr

AiIP 20/192020 letni

Oświadczam, że niniejsze sprawozdanie jest całkowicie moim/naszym dziełem, że żaden z fragmentów sprawozdania nie jest zapożyczony z cudzej pracy. Oświadczam, że jestem świadoma/świadom odpowiedzialności karnej za naruszenie praw autorskich osób trzecich.

Lp. 1. 2. 3.

Imię i nazwisko: Szymon Kroszka Szymon Sypek Bartosz Pawelec

Podpis Kroszka Sypek Pawelec

Data pomiarów Ocena poprawności elementów sprawozdania

data oceny

wstęp i cel ćwiczenia

struktura sprawozdania

rachunek obliczenia niepewności

wykres

zapis końcowy

wniosk i

Ocena końcowa ZALICZONE

NIEZALICZONE

OCENA lub

LICZBA PUNKTÓW DATA PODPIS

Wstęp teoretyczny Prędkość dźwięku w określonym ośrodku – prędkość rozchodzenia się w nim podłużnego zaburzenia mechanicznego. Prawo Gaussa przenoszenia niepewności - błędy obserwacji powodują, że wszelkie funkcje tych obserwacji są również obarczone błędami. Niepewność standardową, może być obliczona dla przybliżonej postaci tej funkcji, przy założeniu, że daje się ona rozwinąć w szereg Taylora. Wykładnik adiabaty w termodynamice – bezwymiarowa wielkość równa stosunkowi ciepła właściwego w przemianie izobarycznej do ciepła właściwego w przemianie izochorycznej. Występuje jako parametr w prawie Poissona opisującym przemianę adiabatyczną gazu doskonałego. Wykładnik adiabaty nazywany jest również współczynnikiem w równaniu Poissona lub kappą, od nazwy greckiej litery, którą jest najczęściej oznaczany.

Miejsca pomiarowe: 5m:

7m:

Pomiary 1. I seria Nr.pomiaru

różnica w [s] dla d=5m

różnica w [s] dla d=7m

1

0,030

0,055

2

0,030

0,028

3

0,024

0,061

4

0,021

0,027

5

0,042

0,038

6

0,016

0,026

7

0,040

0,044

8

0,011

0,044

9

0,034

0,027

10

0,022

0,036

Nr.pomiaru

różnica [s] dla d = 5m

różnica [s] dla d= 7m

1

0,025

0,048

2

0,017

0,055

3

0,009

0,029

4

0,048

0,036

5

0,083

0,027

6

0,008

0,035

7

0,012

0,045

8

0,015

0,027

9

0,011

0,038

10

0,009

0,056

2. II seria

Średnia różnica dla 5m w I serii ≈  0  ,027

u( Δt ) =0,002

Średnia różnica dla 5m w II serii ≈  0  ,025

u( Δt ) =0,002

Średnia różnica dla 7m w I serii: ≈ 0  ,049

u( Δt ) = 0  ,004

Średnia różnica dla 7m w II serii ≈ 0  ,051

u( Δt ) = 0  ,004

Wyliczanie prędkości dźwięku ze wzoru: V1 = V2 = V3 = V4 = V śr =

2D Δt 2D Δt 2D Δt 2D Δt

= = = =

2 *5 = 0,027 2 *5 0,025 = 2 *7 = 0,049 2 *7 0,051 =

3  70,37 m/s 4  00 m/s 2  85,71 m/s 2  74,51 m/s

V 1 +V 2 +V 3 +V 4 4

=3  33,64 m/s

Z niepewnością standardową V(t) = 0  ,26 m/s

Średnia ważona otrzymanych prędkości: I seria: V =

370,37* 5+285,71* 7 12

= 320, 985 m/s

II seria: V =

400* 5+274,51* 7 12

= 3 26, 7 975 m/s

Niepewność standardowa średnich: 

V(t) =  4.11006 m/s

Test zgodności otrzymanej wartości z teoretyczną wartością prędkości dźwięku dla suchego powietrza, dla temperatury panującej w pomieszczeniu: Średnia ważona prędkości dźwięku dla I serii

Średnia ważona prędkości dźwięku dla II serii

Tablicowa prędkość dźwięku dla suchego powietrza, dla temperatury = 294K

320,985m/s

326,797m/s

343,8 m/s

Prędkość dźwięku zmierzona w I i II serii, nieco różnią się od wartości tablicowej. Najprawdopodobniej przyczyną tego są błędy pomiarowe wynikające z niedokładności urządzeń i aplikacji, którymi dokonywaliśmy pomiarów.

Obliczanie wykładnika równania adiabaty dla I serii. κ=

μV 2 RT

= 1217

Obliczanie wykładnika równania adiabaty dla II serii. κ=

μV 2 RT

= 1262

Niepewność wykładnika adiabaty κ (t) = 31.81981

Tablicowy wykładnik adiabaty dla 20 stopni Celsjusza wynosi: 1400

Test zgodności otrzymanej wartości κ z wartością tablicową: Wartość κ dla I serii

Wartość κ d la II serii

Wartość tablicowa

1217

1262

1400

Wartości

κ

κ dla serii I i II nieznacznie różnią się od wartości tablicowej.

Wynika to z błędów pomiarowych, niedokładności urządzeń oraz niewielkich zaokrągleń....