Đề bài
Đế chứng minh sự cộng hưởng âm, người ta thường làm thí nghiệm như Hình \(9.1\). \(T\)là một ống nghiệm cao, \(A\) là một âm thoa có tần số dao động riêng \(f\). Gõ cho âm thoa rung, thì nó phát ra một âm rất yếu. Đưa âm thoa lại gần miệng ống nghiệm, rồi đổ dần nước vào ống cho mực nước cao dần thì có thể tìm được độ cao \(h\) của cột không khí trong ống, để cột không khí dao động cộng hưởng với âm thoa. Lúc đó âm được khuếch đại rất mạnh.
Cho biết: \(f = 850Hz\), \(h = 50cm\). Tính tốc độ \(v\) của âm.
Phương pháp giải - Xem chi tiết
Sử dụng điều kiện trên dây xảy ra sóng dừng một đầu cố định, một đầu tự do: \(l = (2m + 1)\dfrac{\lambda }{4}\) (\(m\) nguyên)
Sử dụng công thức tính tốc độ truyền sóng \(v = \lambda f\)
Lời giải chi tiết
Khi hệ sóng dừng ổn định, miệng ống có một bụng sóng, đáy ống tức là mặt nước có một nút.
Vậy độ cao \(h\) phải thỏa mãn điều kiện \(h = (2m + 1)\dfrac{\lambda }{4}\) (\(m\) nguyên)
\( \Rightarrow \lambda = \dfrac{{4h}}{{2m + 1}}\)
\(v = \lambda f = \dfrac{{4hf}}{{2m + 1}} = \dfrac{{4.0,5.850}}{{2m + 1}}\)
Xét một số giá trị \(m\):
| \(m\) | \(0\) | \(1\) | \(2\) | \(3\) |
| \(v(m/s)\) | \(1700\) | \(566,7\) | \(340\) | \(240\) |
Tốc độ âm trong không khí cỡ \(300m/s \Rightarrow v = 340m/s\)
