Najbardziej naturalnym sposobem byłoby użycie tylko stopera i ściany - stajemy przed ścianą w odległości przynajmniej ok. 150 m od niej i wydajemy jakiś głośny dźwięk – np. uderzenie młotem w blachę, włączając jednocześnie stoper. Stoper zatrzymujemy w chwili usłyszenia echa. Teraz powinniśmy zmierzyć odległość od ściany. Myślę, że jeżeli ktoś ma stabilną długość kroku, to można to zrobić za pomocą właśnie kroków – najpierw policzymy ile kroków jest od miejsca pomiaru (także źródła dźwięku) do ściany, a potem sprawdzamy ile kroków (takich samych) potrzeba na przejście w miarę dobrze zmierzonego odcinka – np. 10. Taką długość już łatwo wymierzyć jest taśmą mierniczą. Stąd łatwo jest obliczyć długość pojedynczego kroku i dalej odległość od ściany.

Prędkość dźwięku wyliczymy oczywiście dzieląc drogę przebytą przez sygnał dźwiękowy przez czas w jakim to się odbyło:

Za S podstawimy podwojoną odległość od ściany – bo dźwięk przebywa tę drogę dwukrotnie – tam i z powrotem.

Jeśli zmierzona długość kroku ma wartość l_k , a ilość kroków od ściany wyniosła n, to odległość l będzie do wyliczenia ze wzoru:

l = n l_k

Czyli ostatecznie nasz wzór na prędkość dźwięku przyjąłby postać:

Od raz trzeba zastrzec, że taki sposób pomiaru cechuje się małą dokładnością. Pomiar czasu stoperem jest obarczony błędem rzędu 0,3 s, zaś przy prędkość dźwięku w powietrzu na poziomie ponad 300 m/s czas mierzony będzie w granicach 1s. To oznacza, że nasz błąd pomiarowy pozostanie na poziomie ok. 30%. Tak więc nic dziwnego jeśli z naszych pomiarów wyjdą na wyniki w stylu 400 m/s, albo 200 m/s. Taki pomiar daje niestety, tylko dość zgrubne oszacowanie prędkości dźwięku.

Usprawnienie doświadczenia dla komputerowców

Można ten sposób pomiaru prędkości dźwięku znacząco usprawnić. Trzeba by do tego użyć komputera, i mikrofonu podłączonego do karty dźwiękowej tegoż komputera. Oczywiście musimy też mieć ścianę, która da efekt echa.

Pomysł polega na tym, że dźwięk (np. klaśnięcie) wydobyty z przeciwnej strony mikrofonu niż ściana, minie mikrofon 2 razy. Nagrywając sygnał z mikrofonu uzyskamy 2 wyraźne piki, odpowiadające przejściu sygnału tam i z powrotem. Z racji na to, że komputer nagrywa dźwięki z dużą dokładnością, to pomiar czasu będzie tu znacząco lepszy, niż w przypadku wyżej opisanego doświadczenia ze stoperem.

Chętnych do zapoznania się z tym pomiarem zapraszam do serwisu youtube, gdzie zamieszczono filmik wyjaśniający całą ideologię doświadczenia (http://www.facebook.com/l.php?u=http%3A%2F%2Fwww.youtube.com%2Fwatch%3Fv%3DIVLrip9AjLA&h=EAQETCzFq ).

Prędkość dźwięku << Pomiar prędkości dźwięku >> Rezonans akustyczny
Doświadczenia z dźwiękami

Powiązania:
Wzór na prędkość fali | Fala harmoniczna - długość i częstotliwość fali, wzór na prędkość dźwięku w strunie