利用Phyphox中的声呐和纸筒测空气中的声速

近日,微主在学校门口的万泉文具店的张老板那里讨来一个纸筒,为了做好利用Phyphox中的声呐测量空气中声速的实验,张老板特地清空了半盒羽毛球,微主就用这个羽毛球筒做了测量空气中声速的实验。

在先前的实验中,由于实验环境反射声波,导致利用声呐测声速误差很大,这次有了纸筒,效果应该好一些。

这只纸筒两头都带盖子,微主保留了比较平整的盖子,短促的声波从管口的扬声器射入,在纸筒底部的盖子上发生反射,回波被麦克风接受,Phyphox测量回波时间,利用回声测距原理,就可以反推出声速了。

利用回声测距原理测量空气中声速,需要测量纸筒的长度;由于盖子有一定的厚度,微主用长刻度尺从内部测量了纸筒的有效长度,测量值为0.383米。

将测得的纸筒有效长度0.383米输入Phyphox,将手机的扬声器和麦克风同时紧贴纸筒的开口处,运行声呐,声呐就会发出一系列短促的啾啾声,然后Phyphox就自动绘制出了回波强度与理论声速的关系。

显然,在300m/s-400m/s的范围内,回波出现一个峰值,这个峰值显然就是声波经过平整的盖子反射形成的。

将回波强度曲线先放大至全屏,然后再平移和缩放到合适位置,然后用手指选中峰值,Phyphox就自动测量出了回声峰值所对应的声速,实测声速值为337.32m/s。

利用Phyphox做自主创新物理实验,没有了那种正经八百的实验规章,也没有了那些林林总总的仪器设备,只需要一部智能手机,只需要搭载Phyphox,师生就能真正经历来自客观世界的真实物理环境中的探索历程,真正体验成功的喜悦和失败的沮丧。

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