3. Принцип метода измерений и рабочая формула

Метод измерения скорости упругих волн основан на экспериментальном измерении длин стоячих волн  при разных частотах по формуле (5) и вычислить скорости по формуле (6)

V = .

4. Измеряемый объект

Объектом измерений является натянутая динамометром струна, на которой возникают стоячие волны.

5. Экспериментальная установка в статике и динамике

Установка состоит из металлической струны, один конец которой закреплен, а другой оттянут динамометром (Д). У одного из концов расположен постоянный магнит (М). Концы струны соединены проводниками с выходом генератора (З.Г.) синусоидальных колебаний.

Рис. 1.

Если по проволоке (струне) пропускать переменный ток, то при воздействии постоянного магнитного поля, направленного перпендикулярно струне, она приходит в колебания. Силой, возбуждающей колебания, в данном случае является сила Ампера F=BI l _M, где I – ток в струне; l _M – длина ее части, находящейся в магнитном поле; В – индукция магнитного поля подковообразного магнита. Так как сила, возбуждающая колебания струны, меняется по синусоидальному закону с частотой переменного тока, то при заданном натяжении, варьируя частоту генератора или, подбирая натяжение Р, при заданном значении частоты можно добиться условия резонанса (5), т.е. на струне уложится n стоячих волн.

Измерив длину l струны можно, исходя из соотношения (5) определить длину волны , а затем по формуле (6) скорость V (при определенном по показаниям динамометра значении Р).

6. Порядок выполнения работы

1. Измерить длину струны.

2. Установить натяжение Р (динамометром). Значение Р устанавливать по рекомендации преподавателя, чтобы не порвать проволоку.

3. Включить генератор (значение тока также установить по рекомендации преподавателя) и варьируя частоту добиться условия образования стоячих волн.

4. Пользуясь формулой (5) найти скорость .

5. По формуле (6) вычислить скорость V для найденного значения . Опыт проделать три раза при разных натяжениях Р.

Форма 1

	l (м)	n	
1
2
3

Форма 2

	P (н)	V (н/с)
1
2
3

6. Построить график .

7. Оценить погрешность измерений (найти V_ср).

8. Записать ответ в виде V = V_ср ± V_ср.

6. Контрольные вопросы

1. Как образуются волны в струне? Какая волна называется стоячей?

2. Какая сила возбуждает колебания струны?

3. Пользуясь правилом левой руки, определить возможные направления силы Ампера на струну в данной установке.

4. Сколько стоячих волн образуется на струне длиной l = 1,5?

5. Как измерить длину волны и частоту генератора?

6. Что такое колебание? Запишите уравнение гармонических колебаний.

7. Что такое волна? Запишите уравнение волны.

8. Что такое период колебаний, длина волны?

9. Как связан период колебаний с частотой и длиной волны?