Å måle lydfarten med enkle remedier
I dag var jeg innom laben til Matteus, som er studass i faget jeg underviser. Han er veileder på en oppgave om lyd, der man finner lydfarten på tre forskjellige måter, ingen av hvis inkluderer å løpe rundt med pistol og stoppeklokke. En av disse måtene er at man har en stemmegaffel og et plastrør som er delvis fylt med vann. Man monterer stemmegaffelen over plastrøret, og så varierer man vannhøyden til man får resonans. Da vet man at man har en luftsøyle i røret som er enten en kvart bølgelengde, eller trekvart, eller femkvart, ogsåvidere.
Ved å merke av dette punktet på røret kan man da rett og slett måle bølgelengden til lyden med linjal, og når man i tillegg vet at stemmegaffelen svinger med 440 hz er det en smal sak å regne ut lydfarten.
I dag gjorde vi imidlertid en liten vri på denne oppgaven. Etter å ha markert hvor vi fikk resonans, helte vi litt flytende nitrogen i røret. Dette blir liggende oppå vannet, og så lenge det er nitrogen igjen vil den koke lystig, og sende kald luft opp gjennom røret. Dermed får man antagelig en temperatur på rundt minus 190 grader i hele røret.
Når man så gjentar forsøket finner man at stedet der man får resonans har flyttet seg merkbart. Grunnen til det er at lydfarten er avhengig av temperaturen, og den er lavere ved lavere temperatur. Hvis vi tar utgangspunkt i mitt øyemål, som sier at bølgelengden ble omtrent 8 cm lengre, finner vi at lydfarten er ca 305 m/s i luft ved den temperaturen.
I følge
denne kalkulatoren skal den være 182 m/s, så jeg har antagelig gjort noen feil. For det første målte jeg ikke endringen nøyaktig, så den kan nok være så mye som 10 - 12 cm, og for det andre er det mulig at antagelsen min om at temperaturen i røret er -190 grader er feil. Dessuten er røret fylt med frostrøyk, som muligens kan ha noe å si. Men det var ganske kult likevel.
-Tor Nordam
Comments