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

85061. Россия в мировом сообществе 32.75 KB
  Сформировать у учащихся общее представление о роли России в современном мире показать потенциальные возможности страны и основные направления политики государства направленной на обеспечение стабильности и национальных интересов России. Изучаемые вопросы Потенциальные возможности России. Роль России в мировых процессах. Обеспечение стабильности и национальных интересов России в мировом сообществе.
85062. Национальные интересы России в современном мире. Основные угрозы национальным интересам и безопасности России 34.01 KB
  Национальные интересы России в современном мире. Основные угрозы национальным интересам и безопасности России Цель урока. Сформировать у учащихся представление о национальных интересах России как совокупности сбалансированных интересов личности общества и государства; убеждение в возрастании в современных условиях роли гражданина России в деле обеспечения национальных интересов России. Дать учащимся общее понятие об угрозе национальным интересам и безопасности России которую несут в себе последствия чрезвычайных ситуаций природного...
85063. Формирование общей культуры населения в области безопасности жизнедеятельности 32.12 KB
  Формирование общей культуры населения в области безопасности жизнедеятельности Цель урока. Систематизировать представления учащихся об общей культуре населения в области безопасности жизнедеятельности подчеркнув значение уровня культуры населения в области безопасности жизнедеятельности для обеспечения национальной безопасности России. Общая система обеспечения безопасности населения страны. Уровень культуры в области безопасности населения страны и национальная безопасность России.
85064. Опасные и чрезвычайные ситуации, общие понятия и определения, их классификация 31.06 KB
  Сформировать понимание недостижимости абсолютной безопасности населения и возрастания роли каждого человека в обеспечении личной безопасности в различных опасных и чрезвычайных ситуациях. Ключевые понятия в области безопасности жизнедеятельности. Подчеркнуть что человек на протяжении периода своего существования на Земле в первую очередь стремился расширить сферу своей жизнедеятельности и обеспечить свое благополучие и очень мало заботился об обеспечении безопасности своей жизнедеятельности. Не случайно обеспечением безопасности...
85066. Чрезвычайные ситуации природного характера, их причины и последствия 30.73 KB
  Чрезвычайные ситуации природного характера их причины и последствия Цель урока. Систематизировать знания учащихся о наиболее характерных опасных природных явлениях и чрезвычайных ситуациях природного происхождения возникающих на территории нашей страны. Повторить основные причины возникновения чрезвычайных ситуаций природного характера и их возможные последствия. Напомнить о необходимости знать местные признаки приближения опасного природного явления.
85067. Чрезвычайные ситуации техногенного характера, их причины и последствия 30.7 KB
  Сформировать у учащихся более полное представление о факторах опасности техносферы для безопасности жизнедеятельности населения страны обратив внимание на источники техногенных опасностей основные причины их возникновения. Сформировать убеждение что повышение уровня культуры в области безопасности жизнедеятельности всего населения страны это приоритетный путь повышения уровня безопасности жизнедеятельности личности общества и государства. Изучаемые вопросы Факторы опасности техносферы для безопасности жизнедеятельности населения страны....
85068. Военная угроза национальной безопасности России. Международный терроризм — угроза национальной безопасности России 35.59 KB
  Военная угроза национальной безопасности России. Международный терроризм угроза национальной безопасности России Цель урока. Познакомить учащихся с внешними внутренними и трансграничными угрозами национальной безопасности России в современном мире. Обоснованно показать учащимся возрастание роли Вооруженных сил России по обеспечению военной безопасности государства и укрепления Вооруженных сил РФ.
85069. Наркобизнес как разновидность проявления международного терроризма 33.03 KB
  Смертность среди наркоманов за последние 10 лет увеличилась: в Германии почти в 5 раз в Италии в 4 раза во Франции в 3 раза в России в 12 раз по данным Интерпола и ООН. была раскрыта наркоситуация в России на современном этапе. На конгрессе в частности говорилось: Масштабы и темпы распространения наркомании в стране таковы что ставят под вопрос физическое и моральное здоровье наших граждан стабильность общества затрагивая по существу вопросы национальной безопасности России. В настоящее время по данным специалистов в...