如何进行测量声速的实验

如何进行测量声速的实验
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声音是什么?

简单地说,空气中产生的任何物理振动都会构成声音。例如,拍手发出的声音会在空气中产生突然的压缩,这些压缩被转化为振动模式,在空气中传播,到达我们的鼓膜,并转化为声波进入我们的大脑。实验证明,声波通常以每秒340米的速度传播。测量声速的实验可以证明上述事实。它可以很容易地通过一个简单的电子电路进行设置。

如何设置实验电路

电路基本上可以分为两个部分,即一个声音传感器或接收器和一个电子秒表计时器。让我们看看如何通过以下步骤在电路中进行所需的调整:

  • 首先,按照电路原理图完成一个简单的电子电路的组装。

  • 您只需根据图表将所有显示的组件焊接在通用板上。确保所有的连接都是正确的。

  • 在完成电路板组装后,首先保持声音传感器部分和秒表计时器部分之间的连接是开放的,以便分别进行测试。

  • 将12伏电池连接到电路的电源端子上。你会立刻发现每个LED都被照亮,并以某种未知的速率从第一个到最后一个(第27个)LED依次移动。

  • 调整电位器的值,在IC 4017的时钟输入处获得恰好27 Hz的时钟脉冲。该过程最好通过在时钟输入端连接频率计来完成。

  • 这将使第27个LED或可能是第26个LED在一秒钟的跨度后依次亮起。

  • 同样,用秒除以被点亮的LED的阶数,就会得到LED移动的速率。

  • 接下来,检查声音传感器部分,在麦克风上轻轻敲一下。连接在其输出端的LED应立即亮起并保持闭锁状态。

  • 断开电路的电源,并连接两部分之间的连接。这些是唯一需要调整的电路部分。

为了保证测量声速的实验得到正确的结果,上述调整的结论必须非常准确。

如何测量声速?

对于这个实验,除了上述电路的设置外,你还需要一个强大的汽车喇叭,12伏汽车电池,大约100米长的电线和一个按下开关。另外,你需要找一个合适的隐蔽的地方,没有任何噪音污染,这样实验就可以在没有任何虚假结果的情况下进行。实验以以下方式完成:

  • 铺设100米的电线,使它能覆盖整个100米的地面长度。

  • 按图示将开/关开关、喇叭和电池连接到电线的一端。

  • 将电子电路组件连接到100米线的另一端。对准电路,使麦克风与100米外的喇叭完全在一条线上。

  • 实验的设备已经准备好了。现在可以执行最后一步了。

  • 按下并松开“推到开”开关,激活喇叭一秒钟。

  • 电路会立即对喇叭做出反应,27个LED中的一个会被点亮并锁上。

  • 用1(秒)除以被点亮的LED的阶数,就可以很容易地计算出汽车喇叭声传播100米所需的时间。

  • 将结果乘以10,也可求出声速每秒。

上述测量声速的实验是计算声速最简单、最准确的方法。