Rezultati

Plinski gorilnik

ν [Hz] α1 [°] α2 [°]
100 20 30
150 18 30
1000 19 30
2600 17 28
3400 16 29
5570 17 /
10400 14 26

Električni gorilnik

ν [Hz] α1 [°] α2 [°]
1000 7 26
2600 15 29
3400 10 29
5570 10 30
10400 15 27
440 7 26
560 12 29

Legenda

ν [Hz] frekvenca, ki smo jo proizvajali;
α1 [°] kot prvega maksimuma;
α2 [°] kot drugega maksimuma;
n1 lomni količnik, kakršen bi bil pri prvem maksimumu;
n2 [m] lomni količnik, kakršen bi bil pri drugem maksimumu;

Torej, kaj pomenijo vse oznake. Oba kota, sta kota, pri katerih smo izmerili ojačitve (posledica interference). Indeks 1 pomeni prvo ojačitev, indeks 2 pa naslednjo, ki smo jo zaznali. Hitrosti smo izračunali s pomočjo lomnega zakona. Vemo, da je hitrost zvoka približno 340 m/s, zato smo pri preračunavanju vzeli ta približek. Torej, vstopna hitrost je 340 m/s in ko zvočno valovanje pride na področje, kjer je bistvena razlika v temperaturi, se odkloni. Ker pa je v toplejšem sredstvu, se mu tudi poveča hitrost, posledica česar je odklon. Merjeni hitrosti predstavljata hitrost, ki bi jo imel zvok, na toplejšem zraku. Ponovno indeksa pomenita hitrosti, ki smo jih zaznali pri prvi in drugi ojačitvi. Povejmo pa še, da ko valovanje zapusti območje z toplejšim zrakom, ima ponovno hitrost 340 m/s. Prav tako smo na podlagi lomnega zakona izračunali, kolikšen bi bil lomni količnik toplega zraka. Poglejmo si kako sploh pride do ojačitve. Zaradi temperaturnega gradienta, ki je kot vektor usmerjen proti sredini plošče, se spreminjajo tudi hitrosti (posledica česar so odkloni) in s tem lomni količniki (vse naše vrednosti so izračunane na sredini, kjer je hitrost največja). To nam nazorno kaže naslednja slika. Podobna shema že v zavihku Teorija predstavlja koncept, po katerem pride do ojačitev.

rezultat1
Slika 1 Interferenca

Kako smo izmerili kot?

rezultat2
Slika 2 Kot

Hitrost odklona

rezultat3
Slika 3 Hitrost odklona

V naših izračunih sta dva lomna količnika. Pravi lomni količnik je z indeksom 2, saj gre le pri tej ojačitvi za interferenco zaradi odklona. V prvem primeru je bil mikrofon za gorilnikom, kjer je bilo oslabljeno valovanje in ko smo ga izmaknili, ter ni bil več v senci gorilnika, smo zaznali ojačitev, tako kot nam kaže naslednja slika. Seveda je tudi v prvem primeru prišlo do raznih odklonov, vendar ti niso tako izraziti kot v drugem primeru. (Prva ojačitev je torej posledica izmika izzad gorilnika.) To lahko vidimo že po samih vrednostih, saj je prvi lomni količnik skoraj 1. Kot smo že prej omenili, smo lomne količnike izračunali s pomočjo lomnega zakona (c0/c2=n2/n0), pri čemer je c0 hitrost zvoka, n0 pa lomni količnik okoliškega zraka, za katerega smo privzeli da je 1. Za hitrost zvoka na mestu, kjer pride do uklona smo vzeli največjo hitrost (torej hitrost zvoka, ki se je odklonil na sredi gorilnika, kjer je tudi najvišja temperatura), za hitrost zvoka v okoliških razmerah, pa hitrost 340 m/s.

rezultat4
Slika 4 Prva ojačitev

Kako smo izmerili spremembo temperature (temperaturni profil gorilnika)? Izmerili smo ga s pomočjo termočlena in računalnika, na katerem je bil program, s pomočjo katerega smo odčitali vrednosti. Eno vejo termočlena smo vstavili v kozarec z vodo, drugega pa na gorilnik. Začeli smo na robu gorilnika in počasi premikali proti sredini, ter opazovali kako se spreminja temperatura. Dobili smo naslednje meritve:
- Plinski gorilnik: približno 900°C (∇T≈900°C)
- Električni: približno 90°C (∇T≈90°C)

rezultat5
Slika 5 Merjenje temperature