Ćwiczenie nr 42

BADANIE ZŁOŻENIA ELEKTRYCZNYCH DRGAŃ HARMONICZNYCH POPRZEZ OBSERWACJĘ KRZYWYCH LISSAJOUS

Przebieg ćwiczenia

Wyznaczanie częstotliwości sygnału pochodzącego z nieznanego generatora.

1. Zmontować układ pomiarowy według schematu.

2. Obniżone za pomocą transformatorka dzwonkowego napięcie sieciowe U_x dołączamy do płytek odchylania poziomego oscyloskopu. Do płytek odchylania pionowego dołączamy generator sygnałów o zmiennej częstotliwości ν_y, będący źródłem napięcia U_y.

3. Po włączeniu napięć zasilających dobrać odpowiednie wzmocnienie torów X i Y oscyloskopu (czyli wielkość obrazu na ekranie) oraz odpowiednią jasność i ostrość obrazu. Podstawa czasu oscyloskopu musi być wyłączona.

4. Odrysować z ekranu oscyloskopu 15 różnych krzywych Lissajous, odpowiadających różnym częstotliwościom sygnałów z generatora.

Uwaga. Ze względu na ewentualną niewystarczającą stabilność aparatury elektronicznej oraz niewielkie fluktuacje częstotliwości mierzonych napięć, obraz krzywych Lissajous może ustawicznie zmieniać się w doświadczeniu. Należy zobrazować najprostszą postać figury Lissajous i przerysować ją do karty pomiarowej.

Opracowanie wyników

5. Dla każdej z 15 krzywych Lissajous zarejestrowanych w punkcie 4 określić liczby przecięć N_x z prosta równoległą do osi X oraz liczbę przecięć N_y z prostą równoległą do osi Y. Proste równoległe do osi X i Y nie mogą być styczne do krzywej i nie mogą przechodzić przez punkty, w których krzywe Lissajous przecinają się.

5. Korzystając ze wzoru:

wyznaczyć częstotliwość sygnału generowanego przez generator dla każdej z krzywych Lissajous, zarejestrowanych w punkcie 4. Przyjmując, że napięcie w sieci, wykorzystywane w tym ćwiczeniu jako sygnał o znanej częstotliwości) posiada częstotliwość ν_x=50Hz.

7. Obliczyć niepewności wyznaczenia każdej z częstotliwości generowanej przez generator.

Zagadnienia

Drgania harmoniczne proste, składanie drgań, krzywe Lissajous, lampa oscyloskopowa-budowa i zasada działania.

Literatura

8. Szydłowski, Pracownia Fizyczna

R. Resnick, D. Halliday, Fizyka, t.2

Uniwersytet Śląski, Wydział Informatyki i Nauki o Materiałach, Katedra Materiałoznawstwa

---