2019_2_semestre_Otchyot_po_labe_3_3_Mole kulyarny_praktikum (Отчеты по лабораторным работам (2019))
Описание файла
Документ из архива "Отчеты по лабораторным работам (2019)", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "молекулярный практикум" из 2 семестр, которые можно найти в файловом архиве НГУ. Не смотря на прямую связь этого архива с НГУ, его также можно найти и в других разделах. .
Онлайн просмотр документа "2019_2_semestre_Otchyot_po_labe_3_3_Mole kulyarny_praktikum"
Текст из документа "2019_2_semestre_Otchyot_po_labe_3_3_Mole kulyarny_praktikum"
Отчет о лабораторной работе 3.3
“Исследование ударных волн в газах.”
Выполнила: Затолоцкая Юлия Андреевна
Студентка группы 18308. ФФ НГУ
Преподаватель: Золкин Александр Степанович.
Преподаватель НГУ, к.ф.-м.н., доцент.
Цель работы
Нахождение зависимости скорости ударной волны от перепада давлений, нахождение минимального давления, при котором формируется ударная волна, нахождение зависимости маха от отношения давлений.
Идея метода измерений
Если создать ударную волну при определенном перепаде давлений и измерить время, в течении которого она прошла известное расстояние, то можно измерить скорость ударной волны.
Если найти давление, при котором скорость волны будет примерно равна скорости звука, то это давление будет наименьшим при котором образуется ударная волна.
Методика измерений
Измерения скорости ударной волны производятся по осциллограммам давления. После прохождения фронта ударной волны относительно датчиков давления осциллограф зарегистрирует сигналы, поступающие на его входы. Это дает возможность измерить время и рассчитать скорость ударной волны по известному расстоянию между датчиками. Метод определения наименьшего давления, при котором возникает ударная волна: рассчитывалась скорость прохождения волны между датчиками. Когда скорость волны стала примерно равной скорости звука, это и есть минимальное давление.
Результаты измерений
Расстояние между датчиками s = 25,1 см.
Скорость звука в воздухе с = 343,1 м/с при 20°С [1]
| p, атм | t, мкс | V, м/с | М | теор p/p0 |
| 2,4 | 616 | 407,47 | 1,19 | 2,24 |
| 3,4 | 568 | 441,90 | 1,29 | 3,30 |
| 4,4 | 540 | 464,81 | 1,35 | 4,22 |
| 5,4 | 516 | 486,43 | 1,42 | 5,28 |
| 6,4 | 496 | 506,05 | 1,47 | 6,43 |
Таблица 1. Результаты измерений: р – давление в секции высокого давления; t – время прохождения волной расстояния между датчиками; V – рассчитанная скорость волны; М – число маха; теор. p/p0 – теоретический расчет отношения давления из секции высокого давления к давлению в секции низкого давления.
Теоретический расчет производился по формуле, где бралось 
= 1,4
Определено минимально давление, при котором формируется ударная волна p = 1,45 ± 0,1 атм.
Рис 1. Зависимость Маха (М) от отношения давлений (p2/p1).
Погрешности измерений
Погрешности:
- Неточность определения избыточного давления манометром;
- Ошибка осциллографа;
- Ошибка в измерении времени;
- Ошибка в измерении расстояния между датчиками;
Расчет:
Погрешность осциллографа составляет 3% (из паспорта), погрешность манометра 0,1 атм, погрешность определения атмосферного давления 0,1 атм, погрешность определения времени складывается из определении времени при ручной простановке курсоров (4 мкс) и погрешности осциллографа, погрешность скорости звука 2 м/с, погрешность определения расстояния 0,5 см.
| ∆t,мкс | ∆V, м/с | ∆М | ∆p/p0 |
| 22,48 | 22,99 | 0,11 | 0,34 |
| 21,04 | 25,17 | 0,12 | 0,44 |
| 20,2 | 26,65 | 0,13 | 0,54 |
| 19,48 | 0,00 | 0,13 | 0,64 |
| 18,88 | 29,34 | 0,14 | 0,74 |
Таблица 2. Вычисление погрешностей. ∆t – погрешность времени прохождения волной расстояния между датчиками; ∆V – погрешность рассчитанной скорости волны; ∆М – погрешность числа маха;
∆ p/p0 – погрешность экспериментального расчета отношения давления из секции высокого давления к давлению в секции низкого давления.
Обсуждение результатов
По рис. 1 можно видеть, что экспериментальные данные совпадают с теоретическими в пределах погрешности. Скорость распространения ударной волны и, следовательно, число маха растут с увеличением отношения давления из секции высокого давления к давлению в секции низкого давления. Зависимость нелинейная. Минимально давление, при котором образуется ударная волна равно p = 1,45 ± 0,1 атм.
Вывод
Мной твердо установлено, что скорость распространения ударной волны и число маха растут нелинейно с увеличением отношения давления из секции высокого давления к давлению в секции низкого давления. Минимальное давление, при котором образуется ударная волна равно p = 1,45 ± 0,1 атм.
Литература
[1] – Скорость звука - dpva.ru/guide/guidephysics/sound/soundspeedairtemperature/
3
