Каким методом можно определить скорость звука в воздухе? Какая конструкция используется для этого? Какие параметры

Для определения скорости звука в воздухе можно использовать метод звуковых колебаний. Для этого обычно используется экспериментальная установка, называемая акустическим манометром. Эта конструкция состоит из трубы с отверстием на одном конце, к которой подсоединен поршень. Также имеется манометр (устройство для измерения давления) и микрофон для регистрации звуковых колебаний.

Для проведения измерений необходимо знать несколько параметров. Во-первых, нужно измерить линейные размеры акустического манометра - длину \(L\) от отверстия до поршня и диаметр \(D\) поршня. Также нужно знать разность отсчётов положений поршня \(\Delta x\), то есть насколько поршень сместился после звукового сигнала.

В задаче известна частота звукового сигнала \(f\), которая представляет собой количество колебаний звука в единицу времени, например, в герцах (Гц). Также дана разность отсчётов положений поршня \(\Delta x\) (в метрах), которая позволяет узнать, насколько длина трубы изменилась. Нужно найти скорость звука \(v\) в воздухе.

Для решения этой задачи воспользуемся формулой для скорости звука:

\[v = \frac{{f \cdot \lambda}}{{2}},\]

где \(v\) - скорость звука в воздухе, \(f\) - частота звука, \(\lambda\) - длина звуковой волны.

Длину звуковой волны \(\lambda\) можно найти, используя формулу:

\[\lambda = 2 \cdot (L + \Delta x),\]

где \(L\) - изначальная длина трубы без смещения поршня.

Подставив эту формулу в первое уравнение, получаем:

\[v = \frac{{f \cdot 2 \cdot (L + \Delta x)}}{{2}}.\]

Теперь мы можем рассчитать скорость звука, зная все известные параметры задачи.