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

19 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

6436. Транснациональные корпорации и транснациональные банки из стран Востока 150 KB
  Транснациональные корпорации и транснациональные банки из стран Востока В статье ставится задача показать растущую роль в экспорте капитала новых игроков в мировой экономике - ТНК и ТНБ из стран Востока, их место среди ведущих глобальных компан...
6437. Анималистические мотивы в творчестве иркутских художников: по материалам юбилейной выставки ИРО ВТОО СХ 2012 Года 29.68 KB
  Анималистические мотивы в творчестве иркутских художников: по материалам юбилейной выставки ИРО ВТОО СХ 2012 года 2012 год - юбилейный как для Иркутской области, так и для иркутского отделения Союза художников России. 80-летие решено было...
6438. Влияние новых технологий в одежде на модные тенденции конца XX - начала XXI века 30.64 KB
  Влияние новых технологий в одежде на модные тенденции конца XX - начала XXI века В настоящее время благодаря научно-техническому прогрессу, способствующему появлению новых материалов в сфере производства швейных изделий, новые технологии ...
6439. ЖЕНСКИЙ АВТОПОРТРЕТ XVI - XX ВВ. КАК ОТРАЖЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ САМОСОЗНАНИЯ ЖЕНЩИН 25.49 KB
  Женский автопортрет XVI - XX вв. как отражение изменения самосознания женщин Женщины - одна из основных тем в искусстве. Испокон веков писатели, поэты и художники восхищались их красотой. Произведения разных времен, стран и народов увеко...
6440. Мультипликационные и литературные герои в городской скульптуре 19.03 KB
  Мультипликационные и литературные герои в городской скульптуре В современном мире жанровая городская скульптура представляет собой все более и более необычные творения, результат полета фантазий автора. Современная скульптура «добреет» с каждым днём...
6441. Основные тенденции женского городского костюма конца XIX - начала XX века 23.43 KB
  Основные тенденции женского городского костюма конца XIX - начала XX века Рассматривается период конца XIX - начала XX века в истории костюма. Раскрывается влияние общественной жизни на женский костюм рубежа эпохи, так же рассматривается влияние...
6442. Современная мягкая игрушка 1.12 MB
  Современная мягкая игрушка Игрушка редко становится предметом исследований, чаще всего она понимается только как составная часть игровой реальности, как включенный в игру элемент предметного мира, хотя имеет и собственную, относительно независимую, ...
6443. Тенденции дизайна уличных витрин магазинов 23.49 KB
  Тенденции дизайна уличных витрин магазинов В современном мире невозможно представить крупный мегаполис или центр небольшого города без красочных уличных витрин, которые со всех сторон зазывают приобрести те или иные товары. Само слово витрина...
6444. Влияние деятельности николаевского чугунолитейного, железоделательного и механического завода на индустриальное развитие и становление социума г. Братска и иркутской области 45.27 KB
  Влияние деятельности николаевского чугунолитейного, железоделательного и механического завода на индустриальное развитие и становление социума г. Братска и иркутской области. Никто не оспаривает широкоизвестный очевидный факт о том, что корни нынешн...