16233

Определение логарифмического декремента затухания физического маятника

Лабораторная работа

Физика

Лабораторная работа №2. Тема: Определение логарифмического декремента затухания физического маятника. Краткая теория Звуковые волны представляют собой последовательные сжатия и разряжения среды т. е. упругие волны частоты которых лежат в пределах от 20 до20000 Г...

Русский

2013-06-20

77 KB

15 чел.

Лабораторная работа №2.

Тема: Определение логарифмического декремента затухания физического маятника.

Краткая теория

Звуковые волны представляют собой  последовательные сжатия и разряжения среды, т. е. упругие волны, частоты которых лежат в пределах от 20 до20000 Гц. Появление звука всегда обусловлено колебаниями какого-либо тела. Распространение звука в газах осуществляется продольными волнами. Смещение частиц газа в плоской волне от положения равновесия x и времени t описывается уравнением  волны, имеющим вид (1). скорость  распространения звука  в  газе  задается выражением (2).Уравнение волны (1) относится к бегущей волне. Если в среде распространяется одновременно  несколько волн, то результирующий  волновой  процесс  есть суперпозиция этих волн. В работе рассматривается сложение звуковых волн в цилиндрической трубе длинной L, закрытой с одного конца (x=1) и открытой в атмосферу с другого (x=0).В результате отражения волны от обоих концов трубы возникают две бегущие волны, распространяющиеся навстречу друг другу и имеющие одинаковую частоту. Возникающий в трубе при сложении волн процесс называется стоячей волной (3).На концах трубы должны выполняться естественные физические условия, которые помогут определить константы в уравнении (3).На закрытом конце – это непроницаемость среды (4).На открытом конце  избыточное( над атмосферным ) давление равно нулю (5). После подстановки (3) в условие (5), уравнение стоячей волны в трубе приобретает вид (6). Возникающие в трубе стоячие волны имеют циклические частоты равные (7) ,эти частоты называются собственными частотами колебаний, а соответствующие им стоячие  волны (8) носят название собственных колебаний столба воздуха в трубе. На рисунке 1изображены формы полученных стоячих волн смещения с амплитудой(2аcos(п/v). На длине воздушного столба (длина трубы)  укладывается нечетное число четвертей длин волн. Есть точки, в которых амплитуда стоячей волны максимальна (9).Это пучности смещений частиц в стоячей волны –точки, где амплитуда равна нулю (10).

У закрытого  торца трубы  образуются узлы смещения ,скорости и пучность давления; у откры-

того конца - пучность смещения, скорости и узел давления. Колебания столба воздуха в трубе возбуждаются динамиком, расположенным у открытого конца. Если частота колебаний мембраны совпадает с одной из собственных частот (явление акустического резонанса), то в трубе устанавливаются стоячие звуковые волны. На этих частотах амплитуда колебаний столба воздуха в трубе будет максимальна. На рисунке  2  показан  прибор с  помощью  которого  производится  опыт. Прибор состоит из стеклянной трубки с боковым  отростком, ведущим к микрофону, и поршнем. Под трубкой помещена  шкала, по которой определяется положение поршня. Источником звука служит звуковой генератор. Микрофон предназначен для прео-

бразования акустических колебаний в электрические, которые регистрируются осциллографом.

                           

                 (x)

   

                                                                                   x

                                                                              

                                               L 

       Рисунок1

 Рисунок2               

                Осциллограф                                                       Генератор

                  

                          Трубка                                         Поршень   

(1)  ,где    ,

(2) 

(3) 

(4) 

(5) 

(6) 

(7)      n=0,1,2……….

(8) 

(9) 

(10) 

(11)      /2=L2L1

                                Частоты.

     600 Гц                   1000 Гц                       1200 Гц          

L1            L2                L1                L2                 L1                  L2           

10,5      38,5          2,5          19,5           4,3            18,2          

10,0       38,3          2,5          19,8            3,5          17,9          

9,6       38,6          2,4          19,3           3,8            18,3         

9,8       38,0          2,5          19,5           4,2            18,5           

10,2      39,0          2,2         19,3           4,4            18,1              

            <L>                         <L>                            <L>      

10,0       38,5         2,4            19,5         4,0           18,2        

9) Вычисление  погрешностей(средней квадратичной ,результата измерений и относительной)        

  ; S=; ΔL=;;

a) 600 Гц.

Для L1: Sn=0,35;S=0,16;ΔL=0,18;=0,018

Для L2: Sn=0,27;S=0,12;ΔL=0,16; =0,004

b) 1000 Гц.

Для L1: Sn=0,13;S=0,06;ΔL=0,11;=0,045

Для L2: Sn=0,2;S=0,09;ΔL=0,13;=0,006

c) 1200 Гц.

Для L1: Sn=0,39;S=0,33;ΔL=0,33;=0,083

Для L2: Sn=0,22;S=0,1;ΔL=0,14;=0,007

2)Вычисление длины волны по формуле (11) для каждой из частот.

a) 600 Гц : =0,570

b) 1000 Гц : =0,342

c) 1200 Гц : =0,284

3)Определение практической скорости звука  по формуле (2) для каждой из частот .

a) 600 Гц : V=344,6

b) 1000 Гц : V=343,6

c) 1200 Гц : V=344,4

4)Вычисление средней скорости звука .

;<V>=344,1

Частота                  600 Гц                1000 Гц                    1200 Гц           

Длина волны           0,570                     0,342                       0,284

Скорость                344,6                    343,6                       344,4      

  звука

5)Вычисление теоретической скорости звука .

                                                                       V=343

6)Вычисление  погрешностей для скорости.

Sn=0,7;S=0,3

=0,2

Вывод: В этой лабораторной работе мы определяли скорость звука с помощью трубки со стержнем, осциллографа и генератора. Проведя опыты с разными частотами, посчитав длину волны и скорости звука (теоретическую и практическую) увидели, что они почти совпадает.

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

25623. Внезародышевые органы 43.5 KB
  Амнион временный орган обеспечивающий водную среду для развития зародыша. В эмбриогенезе человека он появляется на второй стадии гаструляции сначала как небольшой пузырек дном которого является первичная эктодерма эпибласт зародыша. Желточный мешок наиболее древний в эволюции внезародышевый орган возникший как орган депонирующий питательные вещества желток необходимые для развития зародыша.
25624. Зрительная сенсорная система. Орган зрения 61 KB
  В передней части глаза склера переходит в покрытую многослойным плоским эпителием прозрачную роговицу. Наружная фиброзная оболочка глазного яблока к которой прикрепляются наружные мышцы глаза обеспечивает защитную функцию. Внутренняя чувствительная оболочка глаза сетчатка сенсорная рецепторная часть зрительного анализатора в которой происходят под воздействием света фотохимические превращения зрительных пигментов фототрансдукция изменение биоэлектрической активности нейронов и передача информации о внешнем мире в подкорковые...
25626. Гистогенез и органогенез на 2 и 3 неделе развития 26.5 KB
  Коммутирование ограничение возможных путей развития клеток. Оно совершается последовательно: сначала преобразуются крупные участки генома детерминирующие наиболее общие свойства клеток а позднее более частные свойства. Дифференцировка это изменения в структуре клеток связанные с их функциональной специализацией обусловленные активностью определенных генов. В развивающемся организме дифференцировка сопровождается определенной организацией или размещением специализирующихся клеток что выражается в установлении определенного плана...
25627. Гистогенез и органогенез 22 KB
  4 неделя Углубление желточной складки образование желточного стебля и приподнятие зародыша в полости амниона. Замыкание нервной трубки и формирование переднего невропора к 25 сут и заднего невропора к 27 сут образование нервных ганглиев; закладка легкого желудка печени поджелудочной железы эндокринных желез аденогипофиза щитовидной и околощитовидных желез. Образование ушной и хрусталиковой плакод первичной почки мезонефроса. Образование зачатков верхних и нижних конечностей 4 пар жаберных дуг.
25628. Гладкие мышечные ткани 29.5 KB
  Стволовые клетки и клеткипредшественники в гладкой мышечной ткани на этапах эмбрионального развития пока точно не отождествлены. Поверх чехликов из базальной мембраны между миоцитами проходят эластические и ретикулярные волокна объединяющие клетки в единый тканевой комплекс. Ретикулярные волокна проникают в щели на концах миоцитов закрепляются там и передают усилие сокращения клетки всему их объединению. Поэтому после поступления нервного импульса медиатор распространяется диффузно возбуждая сразу многие клетки.