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声速测量——两个手机配合的经典实验

实验设计

声速测量需要两个设备配合使用:一台手机发声,另一台计时。这正是 phyphox 的"声速"实验设计思路:

  1. 手机 A 打开声学秒表
  2. 手机 B 放在已知距离处(用卷尺量)
  3. 手机 B 发出一个短促声音(可以是声纳发声,也可以是用手拍一下桌面)
  4. 手机 A 检测到声音后记下时间
  5. 声速 = 距离 / 时间

完整步骤

准备两台设备

两台都需要安装 phyphox。如果只有一台,也可以用另一只手拍桌发出声音——但两台配合精度更高。

量距离

用卷尺量两台手机之间的直线距离。建议 2-5 米:

同步触发

两个手机需要"同时开始"——但它们没有有线连接。解决方法是:

方法一(推荐):两台都打开 phyphox,A 开声学秒表,B 开声纳实验。A 点"开始"的同时,B 也点"开始"。B 的声纳会发出一个短脉冲,A 的声学秒表检测到这个声音。

方法二:A 开声学秒表并提前点"开始",B 用拍手或敲击发出声音。

读取结果

A 手机上的声学秒表会显示"检测到的时间"——这就是声音从 B 传到 A 的时间。

声速测量——需要两台设备配合使用

温度修正

声速与摄氏温度 T 的近似关系:

v ≈ 331 + 0.6 × T(m/s)

20°C 时声速约 343 m/s,40°C 时约 355 m/s——温度差 20°C 带来的误差是 12 m/s,对 5 米距离的测量来说会导致约 3.5% 的误差。精密实验需要查室温修正。

典型结果

在标准条件(20°C、干燥)下,用这个方法测到的声速应该在 340-346 m/s 之间。如果偏差很大,优先检查: