Лабораторна робота
Тема. Дослідження звукових коливань різноманітних джерел звуку за допомогою сучасних
цифрових засобів.
Мета: з’ясувати зв’язок між характеристиками звукової хвилі (амплітуда, частота) та гучністю й
висотою тону звуку.
Обладнання: мобільний додаток Phyphox.
ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ
Форма запису звуку може бути різною: магнітна,
оптична, цифрова тощо. Запис звуку в комп’ютерах –
виключно цифровий. Записаний звук зберігається
в аудіофайлі та після обробки може бути поданий на
монітор комп’ютера у вигляді пульсуючого графіка,
який відбиває зміну тиску в зоні прослухування через
рівні невеликі інтервали часу (див. рисунок).
За графіком можна оцінити:
1) гучність звуку – визначається амплітудою A звукової хвилі;
2) тон звуку – визначається частотою ν (періодом T) звукової хвилі. Наприклад, за графіком на рисунку визначаємо, що за 10 мс відбулося майже 9 коливань (точніше – 8,8), отже, частота звукової хвилі становить: ν = 8,8/0,01 с = 880 Гц. Таким чином, на графіку наведено цифровий запис звучання ноти «ля» другої октави (див. таблицю).
ВКАЗІВКИ ДО РОБОТИ
Підготовка до експерименту
1. Перед тим як виконувати роботу, згадайте: 1) вимоги безпеки під час виконання лабораторних робіт; 2) основні характеристики звуку.
2. Запустіть на мобільному телефоні Phyphox.
Експеримент
1. Увімкніть генератор тона, налаштуйте вихідний сигнал на частоту 440 Гц. Увімкніть відтворення сигналу. Вимкніть відтворення через 2-4 с.
2. За допомогою графіка (рис.) обчисліть кількість коливань, наприклад, за 0,02 с та за формулою
обчисліть частоту звукової хвилі.
3. Налаштуйте вихідний сигнал на частоту 880 Гц і повторіть дії, описані в п. 1-2.
4. Увімкніть акустичний діапазон.
5. Поставте камертон. Вдарте по ньому гумовим молоточком. Увімкніть запис акустичного діапазону і вимкніть його через 4-6 с. Повторіть дії, описані в п. 2.
6. Проспівайте в мікрофон смартфону 4 ноти, для кожної ноти повторюючи дії, описані в п. 2.
Результати вимірювань і обчислень відразу заносьте до таблиці.
.
|
Номер досліду |
Назва досліду |
Час коливань t, с |
Кількість коливань N |
Частота хвилі ν, Гц |
|
|
|
|
|
|
Аналіз результатів експерименту
Проаналізуйте експеримент і його результати. Сформулюйте висновок, у якому: 1) отримані результати порівняйте із заданими частотами генератора, частотою камертона, табличними значеннями частот, що відповідають певним нотам; 2) зазначте причини можливої розбіжності результатів.
Завдання із зірочкою
За формулою:
оцініть відносну похибку третього експерименту. Частота камертона 440 Гц.
Творче завдання
Поміркуйте, який дослід слід провести, щоб виявити, які матеріали краще поглинають звук; якими матеріалами звук поширюється краще. Запишіть план експерименту. Проведіть експеримент, запишіть його результати.