Автор статьи
Валерия
Эксперт по сдаче вступительных испытаний в ВУЗах
Общие сведения
В натянутой струне существуют упругие силы, благодаря которым колебательный процесс, возникший в одном месте, распространяется вдоль струны. Уравнение бегущей волны, распространяющейся без затухания в упругой среде, имеет вид (8.1) где – амплитуда колебаний, – циклическая частота, – длина волны, – расстояние от источника колебаний до точки, имеющей в данный момент смещение «». Если натянутая струна закреплена с двух сторон, то колебательный процесс, дойдя до точки закрепления, отражается от нее. Прямая и обратная волны, складываясь вместе, интерферируют, образуя стоячую волну.| Уравнение стоячей волны получится при сложении уравнений прямой волны: | |
| Рис.8.1 |
| При n = 1 частота . Эту частоту называют основной (основным тоном), а все последующие – гармониками (обертонами) (рис.8.2). В настоящей работе определяются собственные частоты, производится наблюдение формы собственных колебаний струны при фиксированном ее натяжении и исследуется зависи- | |
| Рис.8.2 |
- Нажать кнопку СЕТЬ устройства питания лампы и кнопку СЕТЬ измерительного устройства. Дать установке прогреться в течение 3–5 минут.
- Установить натяжение струны T1 = 0,4 Н (при этом ручка УРОВЕНЬ должна находиться в среднем положении).
- Изменяя при помощи ручек ГРУБО и ПЛАВНО частоту в диапазоне 20–45 Гц, получить одну (n=1) четко различимую полуволну на всей длине струны (основной тон).
- Увеличивая частоту, получить устойчивые колебания последующих обертонов. Если амплитуды колебаний очень малы, следует увеличить выходное напряжение генератора (ручка УРОВЕНЬ).
- Зарисовать профиль стоячих волн для каждого значения «n» (n=1, 2, 3…)
- Определить длину волны для каждого «n», измеряя расстояние между соседними узлами и удваивая результат.
- Рассчитать значения собственных частот колебаний струны по формуле (8.8).
- По формуле (8.5) определить скорость распространения поперечных колебаний в струне.
- Повторить п.2–8 для натяжений струны .
- Полученные данные внести в таблицу 8.1.
- Рассчитать погрешность в определении скоростей при разных натяжениях струны.
- Пользуясь формулой (8.6), построить график , задавая значения от 0,05Н до 0,6Н через 0,05Н.
| Натяж. струны Т, Н | Число полуволн | Длина волны | Собственная частота колебаний | Скорость распространения колебаний, |
| 0,4 | 1 … 5 | |||
| 0,5 | 1 … 5 | |||
| 0,6 | 1 … 5 |
- Чем отличается волновое движение от других видов движения?
- Объясните физический смысл входящих в уравнение волны величин:
- Как образуется стоячая волна? Чем она отличается от бегущей?
- Что такое собственные колебания струны?
- Выведите выражение для координат узлов и пучностей стоячей волны.
- Почему при действии периодической силы амплитуда колебаний струны не растет до бесконечности?
- Зависит ли скорость распространения поперечных колебаний струны от частоты?
О сайте
Ссылка на первоисточник:
http://inig.sfu-kras.ru/
Поделитесь в соцсетях: