Labb rapport - Ljudets utbredning i luft

Jobbkompis: Ulf

Syfte: Vi skulle lära oss hur man mäter ut resonans läget på ett rör i vatten och hur man räknar ut ljudets våglängd och ljudets hastighet.

Mtrl: Penna, sudd, dator, mobil, papper, plastcylinder, linjal, vatten, stämgaffel och stativ.

Utförande: Först så mätte vi upp vatten i en plastcylinder. Sedan så mätte och klippte ut ett 25 cm långt rör som vi stack ner i vattnet fast spänt på ett stativ. Sedan slog vi en stämgaffel stämd i 1:strukna A/440Hz i bordet så att den vibrerade och höll den över röret (Se bilder nedan ↓).
Först fick vi inte fram en ton men om man letar lite, drar röret upp och ner millimeter för millimeter så hittar man den tillslut. När vi tillslut hittade tonen mätte vi avståndet från vatten ytan och uppåt, alltså resonansläget/luftpelarens längd. Det låg på 19 cm. Sedan räknade vi ut våglängden och ljudets hastighet.

Stämgaffel ↑

Ulfs hand, stativ, stämgaffel, plaströr, cylinder
och vatten ↑

Om du trycker på filmen så hör man en ljud frekvens på 440 Hertz precis som stämgaffelns frekvens. Alltså a1. Vi människor uppfattar svängningar mellan 20 - 20 000 Hertz. 

Resultat: Resonans läget för oss låg på 19 cm. Om man vill räkna ut våglängden så tar man luftpelarens längd i meter gånger 4=> 4 • 0,19=0,76m.  Alltså är 0,76 våglängden.

Bilden är inte i verklig skala!
Det svarta är ljudvågen som skickas från stämgaffeln. Det som är mellan de två röda markeringarna kallas en våglängd.
Varför det blir just ljudvågor beror på att det finns förtunningar och förtätningar i luften. 

När man har fått reda på våglängden så kan man räkna ut ljudets hastighet. Då tar man våglängden • stämgaffels svängningstal/frekvens=> 0,76 • 440=334,4 m/s. Alltså har vi räknat ut att ljudets hastighet är 334,4 m/s. Egentligen är den 340m/s och varför vi inte fick det till 340 kan bero på att t.ex röret är ojämnt eller vi inte mätte så exakt med linjalen. 

Det finns fler resonans lägen en bara det vi hittade på 19 cm. Om man dubblar 19(19•2=38) så får man fram det andra läget som låg på 38 cm. Det är fortfarande samma ton fast en oktav upp. 

Jag räknade också ut ett snitt värde på gruppens alla tal som dom räknade ut. Då får man fram ett mycket säkrare och mer exakt värde på hur snabbt ljud färdas genom luft. 

Det är exakt så här det går till inuti röret. Ljudvågorna kommer från stämgaffeln och ner i röret. Där möter de plötsligt möter vattenytan och vänder tillbaka. Om de på tillbakavägen råkar komma parallellt med de vågor som är på väg ner(röd och blå våg) så händer det något häftigt. Det bildas en till ljudvåg som kallas resonansvågen. Det är den vi uppfattar som tonen. Om de inte ljudvågorna hade åkt parallellt så hade den nya vågen bildats och vi hade inte hört resonans tonen. 

Slutsats: 

*Gruppens snitt värde på hur snabbt ljud färdas genom luften var 332,81 m/s. Våglängden för oss var 0,76m.

*Om man tar den ena resonans läget x2 så får man fram nästa resonans läget som i vårt fall låg på 38cm. Det blir samma ton(a1) fast en oktav upp.

*Om man bara låter stämgaffeln klinga i luften så hör man en ganska svag ton om man håller den över röret så blir det som en slags resonanslåda, precis som på gitarrens baslåda. Ljudet resoneras. 

*Det bildas ljudvågor från stämgaffeln som sprider sig till röret som resonerar. Då kan vi uppfatta ljudvågarna lättare än utan röret. Vi uppfattar frekvensen med hjälp av trumhinnorna i öronen. 

*Om man mäter luftpelarens längd och vet stämgaffelns ljud frekvens så kan man räkna ut ljudets hastighet(340 m/s men i vårt fall 334,4). Det är faktiskt ganska coolt!

*Varför vi inte fick fram exakt ljudetshastighet kan bero på att röret var ojämnt eller att vi inte mätte mm exakt med linjalen. 

*