2799

Определение частоты тока с помощью струны

Лабораторная работа

Физика

Определение частоты тока с помощью струны Цель работы. Осуществление механического резонанса, усвоение методики экспериментального определения частоты переменного тока. Краткое теоретическое обоснование: Натянутая струна совершает колебания, если...

Русский

2013-01-06

59.5 KB

20 чел.

Определение частоты тока с помощью струны

Цель работы.

Осуществление механического резонанса; усвоение методики экспериментального определения частоты переменного тока.

II.Краткое теоретическое обоснование:

Натянутая струна совершает колебания, если ее каким − либо образом вывести из состояния равновесия, а затем предоставить самой себе. Такие колебания называются свободными или собственными колебаниями. Если пренебречь сопротивлением воздушной среды, то колебания струны обусловлены действием только упругой силы и в этом приближении они являются гармоническими.

Очевидно, параметры колебательного движения струны будут зависеть от силы натяжения, геометрических размеров и природы материала струны. Например, для определения частоты можно получить формулу

ν = 1 / Ld • √ F / πρ

где ν - частота; F - сила натяжения струны; L,d,p - соответственно длина, диаметр сечения, плотность материала струны. Как видно из формулы, частота собственных колебаний струны зависит от силы натяжения, длины и диаметра поперечного сечения струны и плотности материала.

Собственные колебания с течением времени затухают. Но при наличии периодически действующей вынуждающей силы они переходят в вынужденные незатухающие колебания.

В этой работе вынужденные колебания струны получают, с помощью электромагнита. Электромагнит питается от городской сети переменным синусоидальным током и устанавливается под натянутой стальной струной, как показано на рисунке. Очевидно, частота вынуждающей силы в этом случае равна удвоенной частоте переменного тока. Это объясняется тем, что за один период переменного тока электромагнит два раза намагничивается и два раза размагничивается. Поэтому за один период переменного тока струна два раза притягивается к электромагниту и два раза отпускается.

Когда частота собственных колебаний струны равна удвоенной частоте переменного тока, амплитуда колебаний струны сильно возрастает. Это явление называется резонансом. Таким образом, плавным изменением длины струны можно создать условие для резонанса. Математически это условие выражается равенством ν = 2 • f, где f - частота переменного тока. Отсюда легко получить формулу для определения частоты переменного тока

f = ½ • Ld • √ P / πρ

III.Рабочие формулы и единицы измерения.

Lср. = ∑ Li / n        f = ½ • Ld • √ P / πρ      

d = 0,0003 м, ρ = 7800 кг / м3

IV.Схема установки.

Установка, схема которой приведена на рисунке, смонтирована на оптической скамье. Она состоит из электромагнита Э, двух подвижных стоек К1 и К2, блока Б, груза Р и стальной струны. Струна одним концом защемлена к элементу скамьи, натягивается грузом Р через блок Б.

V.Измерительные приборы и принадлежности.

  1.  микрометр [мм]
  2.  линейка [мм].

VI.Результаты измерения.

Номер опыта

Нагрузка Р, H

Длина

Частота f, Гц

L1, м

L2, м

L3, м

L4, м

1

9,8

2

19,6

3

29,4

VII. Черновые записи и вычисления.

VIII. Основные выводы.

Осуществили механический резонанс и усвоение методики экспериментального определения частоты переменного тока


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

79380. Относительное позиционирование 85.5 KB
  Смещение в этом случае будет происходить не относительно «родительского» элемента (как при абсолютном позиционировании), а относительно самого блока в нормальном потоке. Это будет понятнее на примере. Пусть у нас есть html-страница с тремя div-ами...
79381. УГОЛОВНАЯ ОТВЕСТВЕННОСТЬ НЕСОВЕРШЕННОЛЕТНИХ. ПОНЯТИЕ ПРСТУПЛЕНИЯ. ОСОБЕННОСТИ УГОЛОВНОЙ ОТВЕТСТВЕННОСТИ НЕСОВЕРШЕННОЛЕТНИХ 16.78 KB
  Лишение свободы на определенный срок в возрасте до 16 лет на срок до 6 лет. Если за особо тяжкое преступления с санкцией до 10 лет несовершеннолетним назначается отбытие в воспитательных колониях. М.Б. наказание в виде лишения свободы и за небольшой и средней тяжести преступления, есл преступления совершены впервые.
79382. УГОЛОВНАЯ ОТВЕСТВЕННОСТЬ ЗА ХУЛИГАНСТВО, ВАНДАЛИЗМ, НАДРУГАТЕЛЬСТВО, ЗА ПРИВЕДЕНИЕ В НЕГОДНОСТЬ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ 19.16 KB
  Грубое нарушение общественного порядка: действия причинившие существенный ущерб личным или общественным интересам либо выразившееся в злостном нарушении общественной нравственности Примеры: срыв общественного мероприятия нарушение покоя и отдыха граждан в ночное время распитие спиртных...
79383. ПРАВИЛА ПОВЕДЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ЧС ПРИРОДНОГО И ТЕХНОГЕННОГО ХАРАКТЕРА 55 KB
  Способы оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре: подачей звуковых и или световых сигналов во все помещения здания с постоянным или временным пребыванием людей; трансляцией текстов директор школы зам. директора о необходимости эвакуации путях эвакуации направлении...
79385. ПРЕДНАЗНАЧЕНИЕ И ЗАДАЧИ ГО. СТРУКТУРА И ОРГАНЫ УПРАВЛЕНИЯ. КЧС И ПБ 60 KB
  Определяет: задачи и правовые основы их осуществления; правовое регулирование в области гражданской обороны; принципы организации и ведения гражданской обороны; полномочия органов государственной власти Российской Федерации органов исполнительной власти субъектов Российской Федерации...
79386. ЯДЕРНОЕ ОРУЖИЕ И ЕГО ПОРАЖАЮЩИЕ ФАКТОРЫ 36 KB
  Световое излучение – поток лучистой энергии: ультрафиолетовые, инфракрасные видимые лучи. Вызывает ожоги, поражение органов зрения, возгорание горючих веществ. Время действия – 20 секунд. Защита: непрозрачные материалы, убежища, различные преграды.
79387. ХИМИЧЕСКОЕ И БАКТЕРИОЛОГИЧЕСКОЕ (БИОЛОГИЧЕСКОЕ ОРУЖИЕ) 41 KB
  Поражают нервную систему через органы дыхания и кожу, желудочно-кишечный тракт. Стойкость: летом – сутки; зимой – несколько недель и даже месяцев Признаки: слюнотечение, сужение зрачков (миоз), затруднение дыхания, тошнота, рвота, судороги, паралич.
79388. Газовые законы. Уравнение состояния идеального газа. Молярная газовая постоянная 54.89 KB
  Уравнение состояния идеального газа. Средняя кинетическая энергия молекул идеального газа с помощью формулы Больцмана может быть выражена через температуру: Подставляя это выражение в основное уравнение молекулярно-кинетической теории...