KUNDT BORUSU Set İçeriği Ankara 2009 CopyRight © RENKO Ltd. Şti. Fizik Deney Setleri ve Oyunları http://www.rentech.com.tr DENEY SETİ İÇERİĞİ İçerik Resim Adet Kunt Borusu 1 Arayüz 1 Osiloskop 1 Sinyal Jenaratörü 1 CopyRight © RENKO Ltd. Şti. Fizik Deney Setleri ve Oyunları http://www.rentech.com.tr KUNDT BORUSU KURULUM ŞEMASI CopyRight © RENKO Ltd. Şti. Fizik Deney Setleri ve Oyunları http://www.rentech.com.tr KUNDT BORUSU Deney Föyü Ankara 2009 CopyRight © RENKO Ltd. Şti. Fizik Deney Setleri ve Oyunları http://www.rentech.com.tr KUNDT BORUSU: AMAÇ: 1. Sesin havadaki hızını rezonans koşullarını sağlayarak hesaplamak. GENEL BİLGİLER: Sesin havadaki dalga boyu; dalga yolu üstünde farklı noktalardaki faz farkları kullanılarak bulunabilir. Eğer frekansını biliyorsak, sesin dalga boyunu da ölçersek, sesin hızın kolaylıkla bulabiliriz. v = fl (1) eşitliği bize sesin hızını verir. Burada; vÞ sesin hızı, f Þ frekansı, lÞ dalga boyudur. Duran Dalgalar : Duran dalga, ortamda ilerlemek yerine belirli bir bölgede kalan dalgadır. Herhangi bir ortamda, zıt yönde ilerleyen iki dalganın üst üste binmesiyle duran dalga oluşabilir. Bir ortamda ilerleyen dalga bir sınıra geldiğinde, geliş doğrultusunda geri yansır. Bu yansıyan dalga ile gelen dalga üst üste binerek ortamda bir duran dalga deseni oluşturur. Buradan hareketle; kullanacağınız ses dalgaları rezonans düzeneği, bir ucu pistonla kapatılmış uzun cam borudur. Borudaki hava sütunun boyu pistonun konumu ile ayarlanır. Hava sıcaklığı değişmediği sürece ses dalgalarının hızı sabit sayılacaktır. Hızını ölçeceğiniz ses dalgaları hoparlörden elde edilir. Sinyal kaynağından sabit frekanslı sinyaller alınarak, yükselteç tarafından büyütüldükten sonra hoparlör tarafından aynı frekanslı ses dalgalarına dönüştürülür. Hoparlörden yayılan ses dalgaları, borunun içindeki hava sütununu titreştirir. Pistonun konumu uygun ise, L uzunluğundaki hava sütununda bir duran dalga deseni oluşturur. Bu deseni cam borunun açık ucuna yerleştirilen bir mikrofon CopyRight © RENKO Ltd. Şti. Fizik Deney Setleri ve Oyunları http://www.rentech.com.tr aracılığı ile inceleyeceksiniz. Mikrofonda oluşan elektriksel titreşimlerin genliği, mikrofonun bulunduğu noktadaki ses titreşimlerinin genliği ile orantılıdır. Bu elektriksel titreşimlerin genlikleri ve frekanslarını osiloskoptan okuyabilirsiniz. Sinya l Jena ra törü L Hopa rlör Mikrofon d Osiloskop Yükselteç Şekil 1. Düzeneğin Kurulumu Havadaki duran dalga deseninde, cam borunun pistonla kapalı ucu bir düğüm noktasına (genliği sıfır olan noktalar) açık ucu ise karın noktasına karşı gelir. Bir düğüm noktasının komşu düğümden uzaklığı dalga boyunun yarısına eşittir ve iki düğüm uzaklığının orta noktasına yani uzamanın en büyük değerini aldığı noktaya ise karın noktası denir. Bir ucu açık diğer ucu kapalı tüpte oluşabilecek dalga desenlerinden bazıları Şekil 2 de gösterilmiştir. Resonans durumunda hava kolonun boyu L ile sesin dalga boyu l arasındaki ilişki; L = (2n + 1) l , 4 n = 0,1,2.... (2) denklemi ile verilir. Ancak tüpün açık ucundan küçük bir miktar enerji kaçağı olacağından dalga boyunun deneysel değerini 2 nolu denklem yerine CopyRight © RENKO Ltd. Şti. Fizik Deney Setleri ve Oyunları http://www.rentech.com.tr L = (2n + 1) l - 0.4d, 4 n = 0,1,2.... (3) denkleminden bulmak daha doğru olacaktır. Burada d tüpün iç çapıdır. D K K D D D K K D K D K K D K D D K K Şekil 2. Dalga Desenleri ARAÇLAR: Ø Kundt borusu Ø Sinyal jeneratörü Ø Mikrofon Ø Osiloskop Ø Hoparlör Ø Kontrol Kutusu CopyRight © RENKO Ltd. Şti. Fizik Deney Setleri ve Oyunları http://www.rentech.com.tr DENEYİN YAPILIŞI ( Bilgisayar Desteksiz ) : 1. Pistonu cam borunun içine yerleştirin ve borunun uzunluğunu ayarlayın.( Borudaki hava sütunun boyu, sütun boyunca duran ses dalgaları oluşturmak için rezonans koşulu sağlamak üzere pistonla değiştirilir. Havadaki duran dalga deseninde, cam borunun pistonla kapalı ucu bir düğüm noktasına, açık ucu karın noktasına karşı gelir). 2. Sinyal jeneratörünü 1 Khz’e ayarlayın ve sesin frekansını tam olarak belirlemek için osiloskopda görülen dalganın 2 maximum yüksekliği arasındaki kare sayısını ölçüp bunu osiloskop üzerinde yer alan time divisionın bulunduğu değer ile çarpın.Bu sesin periodunu vericektir.Bu birimi saniyeye çevirin ve sesin frekansını T = 1 \ f formülünü kullanarak Tablo1 e not alın. 3. Ardından pistonu sıfır noktasın getirin osiloskoptaki titreşimlerin genliğini gözleyerek pistonu kontrol kutusu yardımı ile yavaş yavaş geri çekin. Titreşimlerin genliği en büyük değere ulaşınca pistonun konumunu kontrol kutusundan okuyup belirleyin ( l1 ) ve değeri metreye çevirerek tablo 1 e not alın. 4. Bundan sonra osiloskopta ikinci maksimum genliği gözleyinceye kadar pistonu kontrol kutusu yardımı ile geri çekin. Buldunuz maksimum genlikte pistonun konumunu okuyup belirleyin ( l2 ) ve değeri metreye çevirerek tablo 1 e not alın. 5. Pistonun, osiloskopta gözlediğiniz iki ardışık maksimuma karşı gelen konumlar arasındaki uzaklık kullandığınız dalga boyunda l 2 ( (l2 – l1)/2 ) ’ye karşılık gelir. Bu ses frekansının dalga boyunu hesaplayın ve tablo 1 e not alın. 6. Sesin hızını hesaplayın. Bu yaptığınız işlemleri 5 değişik frekans için tekrarlayın ve bulduğunuz değerleri karşılaştırın. CopyRight © RENKO Ltd. Şti. Fizik Deney Setleri ve Oyunları http://www.rentech.com.tr DENEY RAPORU: Ad Soyad:……………………. No:…………………………… Bölüm:……………………….. Tarih:…………………………. Tablo 1. Frekans (Hz) I1(m) I2(m) Dalga Boyu (m) Sesin Hızı (m/s) CopyRight © RENKO Ltd. Şti. Fizik Deney Setleri ve Oyunları http://www.rentech.com.tr DENEYİN YAPILIŞI ( Bilgisayar Destekli ) : 1. Yazılım klavuzunu okuduktan sonra deneyi bilgisayar desteği ile yapın. 2. Elde ettiğimiz grafik veya tablodan maximum yükseklikleri gözlemleyin ve ardından bu maximum yüksekliklerin hangi mesafelerde oluştuğunu yazılımdaki verilerden okuyup Tablo 2 ye not alın. 3. Aralarındaki mesafeyi belirlemek için ardışık bu mesafeleri birbirlerinden çıkartıp tabloya not alın ve ortalama mesafeyi hesaplayın. 4. Elde ettiğimiz değer dalga boyunun yarısıdır. 5. Sesin frekansını ve dalga boyunu kullanarak sesin hızını hesaplayın, karşılaştırın. CopyRight © RENKO Ltd. Şti. Fizik Deney Setleri ve Oyunları http://www.rentech.com.tr DENEY RAPORU: Ad Soyad:……………………. No:…………………………… Bölüm:……………………….. Tarih:…………………………. Tablo 2. l1 : Dl1 = l 2 - l1 l2 : l3 : Dl 2 = l3 - l 2 l4 : Dl3 = l 4 - l 3 l5 : Dl 4 = l5 - l 4 l6 : Dl5 = l 6 - l 5 l7 : Dl 6 = l 7 - l 6 Dl (m) = l (m) = f (Hz ) = v( m / s ) = CopyRight © RENKO Ltd. Şti. Fizik Deney Setleri ve Oyunları http://www.rentech.com.tr