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

61558. Сила трения 19.75 KB
  Цель урока: познакомить учащихся с силой трения её видами и значением в жизни человека и природы слайд 2. А силу характеризующую это взаимодействие называют силой трения.
61559. Слитное и раздельное написание не с прилагательными 28.12 KB
  Цель урока: Записать в тетради число и тему урока Раздаю текст стихотворения Читаю стихотворение делая акцент на нужные слова Называю словосочетания дети подбирают хором синонимы...
61560. Источники информации 39.69 KB
  Источники информации передача информации источник зрительной информации источник звуковой информации Интернет-ресурсы к уроку Технология изучения Этап учебного занятия...
61561. Политические режимы 20.1 KB
  В результате проведенного занятия участники смогут: определять понятия политический режим демократия авторитаризм тоталитаризм; называть основные характеристики политических режимов; выражать свое отношение к современным политическим условиям в РФ.
61562. Город и село 17.75 KB
  Цель урока: Задачи: Образовательные: усвоение понятий город село формирование информационной компетентности перевод информации из графического представления в текстовое и наоборот коммуникативной...
61563. Знакомимся с риторикой и учебником 33.94 KB
  Этап урока Деятельность учителя Деятельность ученика Результат совместной деятельности Организационный момент Здравствуйте ребята меня зовут Ольга Вячеславовна и сегодня на уроке нашей темой будет.
61564. Сочинение по картине В. М. Васнецова «Снегурочка» 23.32 KB
  Цель: познакомит с творчеством художника; учить детей осмысливать содержание картины; совершенствовать умения подбирать необходимые для описания и повествования слова...