Fizikából van az a kísérlet amikor. (Mechanikai hullámok) Mik a mérési hibák?

Ez egy módja a hangsebesség meghatározására a levegőben.

A mérőcsövet olyan mélyre helyezzük a vízbe, hogy a rezgő hangvillát felé helyezve (nem ér hozzá a csőhöz, csak felette van a levegőben) a leghangosabban halljuk a hangot.

Ez azért van, mert állóhullámok alakulnak ki a csőben. A cső hosszát, ami ekkor kiáll a vízből és a hangvilla által kiadott frekvenciát behelyettesítjük egy képletbe, amire már nem emlékszek fejből és megkapjuk a hang sebességét levegőben.

Mérési hibának legegyszerűbb a pontos értékkel összehasonlítani... Amúgy pedig valószínűleg a csövön levő legkisebb beosztásnak a felével szokták számolni a hibát, de nem tudom mennyire vagy járatos az ilyesmiben (egyetemi szinten)

A kísérlet lényege a következő:

Az üveghengerben (pl. 1 literes mérőhenger) lévő vízbe helyezzük a skálázott csövet. Ez a cső lehet pl. PVC cső, amely alkoholos tollal beskálázható.

Vízbe helyezéskor a víz a cső alsó részét gyakorlatilag légmentesen lezárta.

Így a csőben egy levegőoszlop helyezkedik el, amely csak felűlről nyitott. A cső mozgatható is (le, föl) a vízben, így csökkenthető ill. növelhető a csőben levő levegőoszlop hossza. A hossz leolvasható a készített skáláról, hiszen a vízszint mutatja az értéket (célszerűen cm-ben, pontosság max: fél cm lehet, miliméter pontosságú mérés itt rontaná az eredményeket).

A kísérlet során egy rezgésbe hozott hangvillát a cső fölé helyezünk, így azzal rezgésbe hozva a csőben levő levegőoszlopot. (Megfelelő körülmények között, ahogy a későbbiekben leírom, a levegőoszlopban állóhullám alakul ki).

A csövet közben mozgassuk föl-le, majd pedig figyeljük a hang felerősődését. Ahol legerősebb a hang, olvassuk le a skálát.

Ez a hossz többféle lehet. Ui. azonos frekvenciáju hangvilla esetén több hossz is kiad hangerősítést.

A legkisebb hossz az 1. rezonancia hely.

Ezután 2, 3. rezonancia hely következik.

400 Hz - es hangvilla esetében ez kb. 20 cm, 60 cm. stb.

Továbbá tudjuk azt, hogy a légoszlop hossza éppen a hang hullámhossz negyedének páratlan számu többszöröse. Ennek ismeretében számolható a hullámhossz, s így a hangsebesség is. ( 340 m/sec körüli).

A mérés során célszerű legalább 2 rezonancia helyet mérni.(Ha elegendően magas a vízoszlop). Ellenkező esetben több hangvillával mérjük az 1. rezonancia helyet.

Mérési hibák:

-hangvila csőhöz tartása.

-levegőoszlop leolvasásának hibája.

-hőmérséklet ingadozása. (A hangsebesség függ a hőmérséklettől).

-észlelt hang hibája. (Külső zajforrás esetén nehezebb megálapítani).

-Kismértékben a cső ill. a víz is kényszerrezgést végez, ezért a levegő rezonanciája nem ideális. ( A víz ill. a cső anyaga is kényszerrezgésbe hozza a leveőt, így a levegőben nem zavarmentes az állóhullám)

-egyéb veszteségek

-számítások hibája: A számítások pontosságát (kerekítéseket) a mérőeszközök pontosságához kell igazítani.

-A hibák megbecsülhetőek. (Abszolut hiba, relatív hiba, egyéb statisztikai mutatók).