Lyden bevæger sig som bølger igennem forskellige materialer. Alt efter hvilket materiale lyden udbreder sig i, er det molekyletætheden, der bestemmer, hvor hurtigt lyden udbreder sig.

I almindelig atmosfærisk luft ved havnniveau og 20 grader Celsius, bevæger lyd sig med 343 m/s = 1234,8 km/t. 

Hvis luften er koldere ligger molekylerne tættere og vil derfor hurtigere kunne videreføre bølgen. Det modsatte gælder, jo højere man kommer op... Jo højere vi befinder os, desto længere er der imellem molekylerne.

Kigger vi på materialer med stor molekyletæthed, vil lyden bevæge sig meget hurtigere end i luft. I vand for eksempel er hastigheden 1482m/s. Omregnet til kilometer i timen er det 3,6 * 1482 = 5335,2km/t.

Vi kan måle lydens hastighed på flere måder. Fordi lyset bevæger sig meget hurtigere, kan vi gå udenfor og måle 150 meter op. I den ene ende kan man have en person med et klaptræ og i den anden ende en person med et stopur. 

Når personen med klaptræet klapper, starter man stopuret, og når man hører lyden stopper man stopuret. 

Dette er dog ikke en særlig præcis måde, da vores reaktionstid ikke er for god og vind og vejr kan drille meget.

Lydens hastighed med timer og mikrofoner

Lydens hastighed med klaptræ, timer og mikrofoner

En anden metode er at bruge en elevtimer med to mikrofoner. Elevtimeren er bare et stopur, der kan aktiveres af mikrofoner. Den ene starter stopuret og den anden stopper det. 

Kender man afstanden imellem mikrofonerne, skal man blot dividerer med tiden i sekunder. På timerne vil i få tider der måles i millisekunder [ms]. Et millisekund er en tusindedel sekund, så man skal flytte kommaet tre pladser frem. Eksempelvis er 5 ms = 0,005s. Man kan også blot gange med 10^-3.

Det er vigtigt at vende mikrofonerne rigtigt i forhold til, hvilken mikrofon der starter, og hvilken der stopper timeren.

For at eleminerer fejlkilder er det vigtigt at lave flere målinger.

På en afstand af en meter fik jeg følgende måling

- s er afstand i meter

- t er tiden i sekunder.

Lydens hastighed med Kuntzrør

Den tredje metode bruger vores viden om resonans i halvåbne rør, samt bølgeformlen.

Du skal bruge en stemmegaffel med en frekvens på 1000 Hz. Egentlig er frekvensen ligemeget, men for nemheds skyld vælger vi 1000 Hz

Holder man den svingende stemmegaffel hen til røret som på billedet, kan man, ved at trække i stemplet, høre, når rørets længde passer med figuren herunder. 

Det skal nemlig passe med, at man har den største bevægelse af luftmolekylerne lige uden for åbningen på røret. 

Resonansen kommer, fordi bølgerne på vej ind møder bølgerne, der reflekteres i bunden af røret og interfererer.

Animation fra Pennsylvania universitet  (vær obmærksom på at der er forskel på partikkel bevægelse og tryk)

Første gang man hører resonans, er det en kvart bølgelængde.  Her skal afstanden fra munding til stempel altså ganges med 4 for at få én HEL bølgelængde.

Fordi vi har en relativt stor usikkerhed på, hvor stemplet skal stå, for at resonansen er kraftig, er resultatet lidt usikkert. 

Fejlkilden her er ca. 1 cm ud af 7,7 cm, hvilket er en ret stor procentdel.

Derfor prøver vi igen ved næste resonans.

Nu er rørets længde jo pludselig 3/4 bølgelængde. Så 24,8 skal divideres med 3 og ganges med 4.

Vi kan se, at vi nærmer os værdien fra tabellen nu, men vi kan gøre fejlen endnu mindre ved at måle over et større stykke rør. Derfor finder vi 3. resonans.

Nu er rørlængden 5/4 bølgelængde.

- Hele forsøget går ud på at finde en hel bølgelængde ud fra det, vi kender til resonans. 

- Alle udregningerne i parenteserne, er brøkregningen, der skal til for at finde en hel bølgelængde. 

- Resultatet herover bliver ikke meget bedre, hvilket er ret heldigt, da det ikke er nemt at finde 4. resonans.