V. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ И МЕТОДА ИЗМЕРЕНИЯ

Скорость звуковых волн в воздухе можно определить с помощью установки, схема которой приведена на рисунке 4.

Здесь L стеклянная трубка с системой свободно перемещающихся по ней колец-визиров , сообщающаяся резиновым шлангом с сосудом K. При помощи тройника T к сосуду K присоединён насос H. На свободный конец тройника одета короткая резиновая трубка N с зажимом З. Над открытым концом трубки L укреплён телефон, катушка электромагнита которого соединена с вы­ходными клеммами генератора звуковых колебаний ЗГ.

Образованные телефоном волны будут распространяться вдоль воздушного столба до поверхности воды, от которой отразятся и пойдут в обратном направлении. Две встречные системы волн складываясь, образуют в трубке L стоячую волну. На рисунке 5 стоячая волна изображена в виде двух сдвинутых синусоид.

Точки поверхности воды, деформирующейся значительно слабее воздуха, можно считать неподвижными, т.е. здесь всегда будет узел стоячей волны. Вдоль поверхности телефона, являющимся источником колебаний, должна быть пучность стоячей волны. Поэтому стоячая волна в трубке L может возникнуть лишь в том случае, если на высоте воздушного столба уложится нечётное число четвертей длин волн, т.е.:

, (17)

где n = 0, 1, 2,

Возникновение стоячей волны сопровождается резким усилением звука. Столб воздуха в этом случае можно рассматривать как вибратор, частота которого совпадает с частотой источника звуковых ко­лебаний, благодаря чему он резонирует и усиливает колебания.

Обозначим через расстояние между двумя последовательными положениями поверхности воды, при которых наблюдается резонанс. Так как

и ,

где - скорость распространения звуковых волн в газе и частота источника, получим:

. (18)