- •Механика
- •Предисловие
- •Цикл 1. Обработка результатов измерений Лабораторная работа 1 определение размеров и плотности тел
- •Введение
- •Описание приборов
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 2
- •Введение
- •Теория метода измерений
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 4 проверка уравнений равноускоренного движения
- •Введение
- •Описание экспериментальной установки
- •Теория метода измерений
- •Правила работы на машине Атвуда
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 5 определение скорости пули
- •Введение
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 6 изучение свободного падения тела
- •Введение
- •Описание экспериментальной установки
- •Правила работы с установкой для определения ускорения свободного падения
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 7 изучение деформации изгиба
- •Введение
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 8 проверка закона сохранения импульса
- •Введение
- •Теория метода и описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Цикл 3. Динамика вращательного движения.
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 10 изучение свободных колебаний пружинного маятника
- •Введение
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 11 изучение затухающих колебаний
- •Введение
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Их можно описать уравнением движения вида , (12.2)
- •Описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 13 определение момента инерции методом крутильных колебаний
- •Введение2
- •Теория метода и описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа 14 определение скорости звука методом сдвига фаз
- •Введение
- •Теория метода и описание экспериментальной установки
- •Измерения и обработка результатов
- •Контрольные вопросы
- •Рекомендательный библиографический список
- •Оценка погрешностей измерений
- •1. Прямые и косвенные измерения
- •2. Абсолютная и относительная погрешности
- •3. Правила определения абсолютной погрешности
- •3.1.1. Приборная погрешность прямого измерения
- •3.1.2. Оценка случайной погрешности
- •Значения tS для различных значений доверительной вероятности р и числа измерений n (фрагмент таблицы)
- •4. Построение графиков
- •Библиографический список
- •Приставки си для образования кратных и дольных единиц
- •Оглавление
- •Механика
- •Учебно-методический комплекс по дисциплине
- •Для нефизических специальностей
- •Лабораторный практикум
Теория метода и описание экспериментальной установки
Установка, используемая в работе (рис. 14.1), состоит из звукового генератора ЗГ, динамика Д, микрофона М, измерительной шкалы (линейки) и электронного осциллографа ЭО (или ОЭШ). Микрофон и динамик могут передвигаться.
З
Рис.
14.1. Схема лабораторной
установки
Напряжение от звукового генератора и микрофона вызывают взаимно-перпендикулярные колебания электронного луча соответственно уравнениям:
х = Хmcos ωt, (14.6)
y = Ymcos ω(t – t/), (14.7)
, (14.8)
где t/– время прохождения звуком расстояния от динамика до микрофона,υ– скорость звука.
Согласно (14.6), (14.7), (14.8) разность фаз между указанными выше колебаниями равна:
. (14.9)
При изменении l(передвижении микрофона относительно динамика) будет изменятьсяφ, а, следовательно, изменится траектория движения электронного луча (картина на экране осциллографа).
При значениях Δφ, удовлетворяющих условию:
Δφ=2πn, (14.10)
где n = 1,2,3,…. картина на экране осциллографа будет одинакова. Можно показать, что при этом расстояние между микрофоном и динамиком изменится на Δl. Из уравнений (14.10), (14.9), (14.5) имеем:
Δl=nλ. (14.11)
Таким образом, чтобы на экране осциллографа видеть одну и ту же картину, нужно передвигать микрофон относительно динамика на расстояние Δl =λ; 2λи т.д.
В этом суть метода определения длины звуковой волны методом сдвига фаз.
Измерения и обработка результатов
Собрать схему лабораторной установки согласно рисунку 14.1.
Определить длину звуковой волны для частот в диапазоне 1000 – 3000 Гц (частоты задает преподаватель). Для этого зафиксировать несколько последовательных положений микрофона М по измерительной шкале, когда на экране видны
прямая, проходящая в 1 и 3 квандрантах,
прямая, проходящая в 2 и 4 квандрантах.
Каждое положение микрофона уточнить, для чего, отодвинув микрофон немного вправо (или влево), вернуть его в прежнее положение.
Данные измерений занести в таблицу 14.1.
Таблица 14.1
Картина на экране ЭО |
№ п/п |
ν1= Гц |
ν2 = Гц |
ν3 = Гц | |||
l, |
Δl = λ1, |
l, |
Δl = λ2, |
l, |
Δl = λ3, | ||
Прямая в 1, 3 квандрантах |
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
| |
3 |
|
|
|
|
|
| |
4 |
|
– |
|
– |
|
– | |
Прямая в 2, 4 квандрантах |
1 |
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
| |
3 |
|
|
|
|
|
| |
4 |
|
– |
|
– |
|
– | |
|
ср. |
– |
|
– |
|
– |
|
По полученным данным найти длину волны λили Δl(изменение положения микрофона) иλ ср. Данные занести в таблицу 14.1.
Построить график зависимости длины волны λот частотыν.
Сделать вывод о справедливости формулы (14.5).
По формуле (14.5) вычислить скорость звука υ.
Найти среднее значение скорости υсри сравнить его с табличным, при температуре в лаборатории.