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

16 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

65056. Нашествие Батыя глазами фронтовика Великой Отечественной войны 56.5 KB
  В настоящее время когда близится юбилей Великой Победы породившей интерес к военной тематике имеет смысл еще раз подумать о том почему в середине ХIII в. ордам Батыя удалось разгромить Русь и установить татаро-монгольское иго длившееся более 140 или 240 лет...
65058. Трмины из современного монгольского, бурятского, баргутского, дагурского и других монгольских языков и диалектов Внутренней Монголии 121 KB
  Среди них помимо старописьменного монгольского языка и староойратского языка на Тодо бичиг были современные монгольские языки халхамонгольский бурятский и калмыцкий. Наименее доступными для исследования были языки и диалекты монголов Внутренней Монголии: языки старых и новых баргутов дагуров и шэнэхэнских бурят...
65059. Заметки о знаках и тамгах Монголии 275 KB
  Тамги издавна широко применявшиеся в Монголии стране древнего скотоводства как знаки собственности известны и распространены там вплоть до настоящего времени. Вот почему кажется полезным анализ отдельных знаков регулярно встречающихся...
65060. ЧИНГИСХАНОВЫ НОЙОНЫ БАДАЙ И КИШЛЫК И НОГАЙСКИЕ ЭТНОНИМЫ БАДАЙ И КИШЛЫК 41.5 KB
  Бадай с Кишлыхом в роды родов их пользуются свободным дарханством повелевая своим подданным носить свой сайдак и провозглашать чару на пирах. Рашидаддин писал так: Бадай и Кишлык из этого племени. Эти Бадай и Кишлык были главами конюших Экэ Чэрэна который был старшим эмиром Онхана...
65061. Тюркский аспект «монгольского» завоевания Евразии 112.5 KB
  Как статистические данные численности населения Монголии так и расчеты по мобилизационным ресурсам государства Чингизхана взятым из различных литературных источников не единожды производившиеся в процессе дискуссий на интернет-форумах показывают что максимально возможное население...
65062. Ханы Мамаевой Орды 76.5 KB
  Можно думать что в сочиненном для остроты сюжета послании Олега ордынскому предводителю автор Сказания умышленно прибег к высокой титулатуре Мамая чтобы таким образом оттенить раболепие рязанского князя перед Ордой и его враждебное отношение к Москве.
65063. История Армении 152.5 KB
  Он сообщает достоверные сведения о положении Закавказья и Армении накануне монгольского нашествия о первых набегах монголов их налоговой политике взаимоотношениях с господствующей верхушкой завоеванных стран междоусобной борьбе в этих странах.
65064. Еще раз о численности монгольского войска в 1237 году 56.5 KB
  Вопрос о масштабах монгольского нашествия на Русь продолжает привлекать внимание исследователей. Отвергая как завышенные - 300 и более тысяч, так и заниженные - 30 тыс.- оценки, один из них приходит к выводу, что войска завоевателей насчитывали 55-65 тыс.