Определение скорости звука в воздухе
Цель работы Измерение скорости распространения звука в воздухе методом сложения перпендикулярных колебаний. Идея эксперимента В бегущей волне A = A 0 cos (w t - kl + j 0) смещение колебания двух точек, находящихся на расстоянии D l друг от друга, сдвинуты по фазе на где V - скорость распространения волн в упругой среде, n, l - частота и длина волны. Выражение (12.1) может быть использовано для экспериментального определения скорости распространения звука в воздухе по измерениям величин D j, n, D l.
Экспериментальная установка
Сдвиг фаз D j определяется по форме эллипса, описываемого на экране осциллографа электронным лучом, если вертикальные пластины осциллографа соединить с выходом звукового генератора, а горизонтальные - с микрофоном. При разности фаз D j = 2 p n (n =0, 1, 2,...) эллипс вырождается в прямую, проходящую через первую и третью четверти координатной плоскости, а при D j = p (2 n +1) - в прямую, проходящую через вторую и четвертую четверти.
Проведение эксперимента Измерения и обработка результатов 1. Собирают электрическую схему установки. Микрофон располагают рядом с громкоговорителем. Подают напряжение от звукового генератора на телефон. По лимбу генератора выставляют частоту звуковых колебаний (между 1000 и 3000 Гц). 2. Медленно перемещая микрофон к противоположному концу измерительной скамьи, находят такое его положение, при котором на экране осциллографа появляется прямая линия. Делают отсчет положения микрофона. 3. Продолжая перемещать микрофон, находят несколько следующих его положений, в которых на экране осциллографа появляется такая же прямая линия, как и в первом положении. 4. Вычисляют расстояния D l 1, D l 2, D l 3... между двумя последующими положениями микрофона на измерительной скамье. Находят их среднее значение. 5. По формуле (12.2) вычисляют скорость распространения звуковой волны в воздухе. Находят погрешность ее измерения. 6. Измерения повторяют для двух других частот. Находят среднее значение скорости звука по всем измерениям. 7. Для сравнения полученного результата с табличными данными вычисляют скорость звука при условиях опыта, пользуясь соотношением
где q - температура воздуха в комнате (в кельвинах), V 0 - скорость звука при 0 ° С (331 м/с). ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОДУЛЯ СДВИГА МЕТОДОМ
Цель работы Экспериментальное определение модулей сдвига различных материалов методом крутильных колебаний. Идея эксперимента Крутильный маятник представляет собой стержень или проволоку, верхний конец которой закреплен. К нижнему концу проволоки подвешивается тело произвольной формы. Если закрутить проволоку, т.е. вывести маятник из положения равновесия, то в системе возникнут крутильные колебания j (t). Очевидно, что период этих колебаний зависит от геометрии системы, от момента инерции подвешенного тела и от упругих свойств материала подвеса. Это позволяет, изучая крутильные колебания, определить одну из важнейших характеристик материала, – модуль сдвига. Теория
показывает, какой момент сил надо приложить, чтобы закрутить проволоку на угол в один радиан. Модуль сдвига G равен где F / S определяет величину касательной силы, приходящейся на единицу поверхности, а g - угол сдвига (рис. 28). Между модулем кручения и модулем сдвига материала существует простое соотношение где r – радиус цилиндрической проволоки, L – ее длина. Подвешенное на проволоке твердое тело при возникновении в системе крутильных колебаний совершает вращательные движения, к которым может быть применен основной закон динамики вращательного движения
где M – вращательный момент относительно оси подвеса, J – момент инерции тела относительно той же оси,
Из этого уравнения видно, что в рассматриваемом движении ускорение где Т – период колебаний. Далее откуда
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|