Päätimme leikkiä kaveriporukalla kokeellisia fyysikoita ja testailla laboratorioelämää "tein itse ja säästin" -mentaliteetilla.
Perjantai-iltapäivänä
keksimme väliaikapuuhaksi testata äänennopeuden suoraa mittausta
läppärien mikrofonien avulla.
Mitä
tarvitsimme:
-Pitkä
käytävä. Tarvittavan pituuden määrää mikrofonin
aikaresoluutio.
-Kaksi
läppäriä joissa Octave/vastaavanlainen ohjelma.
-Äänentuottovälineet.
Huutamisen, vihellyksen, käsien taputtamisen ja lusikoiden yhteen
hakkaamisen testaamisen jälkeen päädyimme kopauttelemaan kahta
koivuhalkoa yhteen. Tällöin nauhoitteen aika-amplitudi -kuvaaja oli
selkein.
Koejärjestely
oli seuraavanlainen.
1)
Mittaaja laittaa ensin läppärien 1 ja 2 mikrofonin päälle. Tämän
jälkeen hän kävelee tarkalleen läppärien puoliväliin (paikka A)
ja kopauttaa koivuhalot yhteen. Kops! Koska ääniaalto saavuttaa
tietokoneet yhtä aikaa, saadaan tästä hetkestä referenssihetki t
myöhempää kopautusta varten. Tämä kalbrointi on välttämätön,
sillä emme saaneet mikrofonien nauhoitusta alkamaan täsmälleen
yhtä aikaa edes internet-kellojen avulla.
2)
Mittaaja kävelee hipihiljaa paikasta A paikkaan B ja kopauttaa
siellä koivuhalot toisen kerran yhteen. Tämän jälkeen mikrofonit
voikin sammuttaa ja tarkastella tuloksia.
Äänen
nopeus ilmassa saadaan nyt kaavasta V = s / (t_2 -t_1), missä s on
läppärien välimatka ja t_2 sekä t_1 ovat nauhoitteen B-kopsahduksen
ajanhetket eri läppäreillä. Koe toistettiin muutaman kerran, ja
tulokseksi saatiin 350 ± 60
m/s.
Tämä tulos on lähellä oikeaa tulosta, sillä äänennopeus
huoneenlämmössä (20 celsiusastetta) on noin 343 m/s. Virherajat
ovat kuitenkin hyvin suuret. Niitä voisi pienentää käyttämällä
mikrofoneja joissa on parempi aikaresoluutio (pääasiallinen
virhelähde kokeessa) sekä pidentämällä läppärien välimatkaa
toisistaan.
