Hangsebesség meghatározása rezonanciával
Megfigyelhetted, hogy a beszéd bizonyos hangjára berezonál a hangszer, vagy külső zajokra megremeg az ablak. Ugyanúgy, ha változó magasságú hangokat bocsátasz egy tejesüvegbe vagy uborkásüvegbe, egyes hangok felerősödnek. Ezt a jelenséget rezonancianak nevezzük. Ilyenkor az edeny levegőtömegében ún. állóhullámok formájában terjed a hang: orsópontok vagy duzzadópontok keletkeznek ott, ahol a rezgések maximális amplitúdóval ren- delkeznek és csomópontok, ahol minimálissal.
A rezonátorcső levegőoszlopának h hossza és a hanghullám jellemzői (I hullám- hossz, n rezgésszám, c-terjedési sebesség) között összefüggés van. Ezzel az összefüg- géssel meghatározható a hang terjedési se- b e s s é g e l e v e g ő b e n . A k í s é r l e t h e z a következő eszközökre van szükséged: egy ismert rezgésszámú (frekvenciájú) hangvil- lára, egy kb. 1 m hosszú üvegcsőre (elhasz- n á l t f é n y c s ő , v a g y e g y m ű a n y a g Bergmann-cső), egy levágott aljú műanyag üvegre (hűsítős üveg), és egy benzinleszívo csőre. Ezzel a gumicsővel összekötöd a füg- gőleges helyzetbe állított üvegcső alját a szájaval lefele fordított hűsítősüveg szájával, és vizet töltesz beléjük, amint az ábrán lát- hatod. Feltételezzük, hogy a nemzetközi á hangot kibocsátó (v = 440 Hz frekvenciájú) hangvillával kísérletezel. A megpengetett hangvillát az üvegcső felső végéhez tartod, és a hűsítős üveget (a folyadéktartályt) addig emeled vagy ereszted, amíg felerősítve nem hallod benne a rezgéseket. A rezgésmódu- soknak megfelelően a mért h érték és a hang levegőbeli hullámhossza között az összefüggés: h = λ/4, h = λ/4,... stb. Miután megmérted a rezonanciáknak megfelelő h értékeket, kiszámítod a hullám- hosszat: kb. 75 cm körüli értékeket kell kapnod. Afrekvencia és a hullámhossz ismeretében meghatározhatod a hang terjedési sebességét a levegőben a következő összefüggésből: c = λv. A kapott értéket hasonlítsd össze az elméletileg meghatározott értékkel, amelyet módosíts a hőmérsékletnek meg- felelően:
Ha rendelkezel egy nagy vizeshordóval, akkor a csövet abba merítheted.
Kis hangolóvillával vizes lábasba merített petróleumlámpa-üveggel is kísérle- tezhetsz.
Kovács Zoltán vagy c = 331,6 + 0.6-t ahol = 1,4; R = 8314 J/kmol-K, T = 273 + t, (μ = 1,28 kg/kmol, t a C-ban mert hőmérséklet.
