E16 - Rychlost světla a zvuku

Cíl

Demonstrovat rozdílnou rychlost šíření světla (elektromagnetického vlnění) a zvuku (mechanického vlnění).

Pomůcky

• baterie (4.5 V)
• dlouhý vodič cca 10 m
• dvě kovové odizolované desky
• modul mikrofon

Provedení

V programu nastavíme celkový čas měření asi 0.1 s a vzorkovací frekvenci 2000 Hz. Oživíme kanál A, k jehož svorkám připojíme koncové banánky dlouhého vodiče (viz obrázek) a kanál B s modulem mikrofon. Zvolíme start přes trigger v kanálu A. Nastavíme jej na hodnotu 3 V (pokud disponujeme baterií 4.5 V). Máme-li jinou baterii, nastavíme triggerovací hladinu asi na dvě třetiny jmenovité hodnoty. Pretrigg zvolíme obvyklým způsobem, tj. asi 20%. Ponecháme standardní zobrazení, tedy časovou závislost.

Zařízení uchopíme do ruky a stoupneme si do vzdálenosti asi 3 m od nasměrovaného mikrofonu. Destičky napružíme a za naprostího ticha uvolníme. V okamžiku, kdy se napružené destičky s hlučním prásknutím spojí (dotknou), jsou vlastně vyslány dva signály. Akustický (prásknutí) a elektrický (dosud rozpojený obvod se dotykem destiček spojil). Na vstupu A se tedy objeví výrazný signál, který odstartuje měření. Signál v kanálu B (akustický) je za elektrickým opožděn.

Vysvětlení

Zvuk se šíří rychlostí v asi 330 m.s-1. Elektrický signál se šíří rychlostí o několik řádů větší (cca 3.10⁸ m.s^-1). Zpoždění Dt akustického signálu tedy odpovídá: kde s je vzdálenost místa, kde hluk vzniká (vysílače) od přijímače (mikrofonu).

Poznámka:
místo baterie můžeme použít též kanál E se synchronizačním pulsem.

Stažení naměřeného experimentu:

Webmaster: Jiří Ryzner, poslední aktualizace: 21.7.2014