Laboratorium fizyki
wiczenie nr 10
1. Zagadnienia do samodzielnego opracowania:
a) Fale mechaniczne
Z ruchem falowym spotykamy si niemal we wszystkich dziaach fizyki. Mamy fale mechaniczne , fale elektromagnetyczne , a nawet fale materii. Fale mechaniczne czyli zjawiska ruchu falowego w orodkach sprystych s najatwiej dostrzegalne . Wytrcanie zespou czsteczek takiego orodka z pooenia równowagi powoduje ich drganie wokó tego pooenia, przy czym dziki dziki waciwociom sprystym orodka, zaburzenie przenosi si z jednej jego warstwy na nastpn , wprawiajc j w ruch drgajcy o okrelonej czstotliwoci . przykadem fali mechanicznej jest fala rozchodzca si koowo na powierzchni wody po wrzuceniu kamienia.
b) Rodzaje fal:
W zalenoci od kierunku drga czsteczek orodka w stosunku do kierunku rozchodzenia si fali rozrónia si fale podune i poprzeczne. Fala poprzeczna wystpuje wtedy gdy czsteczki orodka sprystego drgaj prostopadle do kierunku rozchodzenia si fali. Natomiast fala poduna wystpuje wtedy gdy czsteczki orodka drgaj wzdu kierunku rozchodzenia si fali. Odlego midzy dwiema najbliszymi czsteczkami orodka drgajcego majcymi jednakowe fazy nazywamy dugoci fali l .
Fal okrelamy nastpujcymi równaniami:
c) Superpozycja fal:
Jeeli przez orodek sprysty przechodzi równoczenie kilka fal rozchodzcych si z rónych róde drga, to kada czsteczka orodka uczestniczy w kilku nakadajcych si wzajemnie ruchach drgajcych. Zasada superpozycji mówi nam , e wychylenie jakiego doznaje kada czsteczka orodka jest sum wektorow wychyle , jakich doznaaby przy rozchodzeniu si kadej fali z osobna .
Drgania czsteczki mog si osabia lub wzmacnia , w zalenoci od tego czy s wynikiem nakadania si fal o fazach zgodnych , czy te przeciwnych. Zjawisko to nosi nazw interferencji fal.
d) Fale stojce:
Szczególnym przypadkiem interferencji jest powstawanie fali stojcej bdcej wynikiem nakadania si dwóch fal o jednakowych amplitudach , czstotliwociach i prdkociach rozchodzcych ie orodku srystym w przeciwnych kierunkach.
2. Dwa cigi fal o równych amplitudach lecz nieco rónych czstotliwociach rozchodzce si w tym saym orodku dajc dudnienia. Wyrane zaburzenie powodowane przez jedn fal w dowolnym punkcie orodka opisuje równanie:
y1=y0cos(w1t-kx+f1)
y2=y0cos(w2t-kx+f2)
3. Przebieg wiczenia :
a) ustawi wideki stroikowe w ten sposób , by puda rezonansowe byy skierowane otworami ku sobie .
b) naoy piercie i ustawi go w pooeniu wskazanym przez prowadzcego zajcia . Czstotliwo drga wideek z piercieniem przyj f1 Uderzajc moteczkiem w obie pary wideek wywoa dudnienie.
c) zmierzy czas t1 dziesiciu kolejnych wzmocnie dwiku Pomiary powtórzy kilka razy . Obliczy czas dudnienia Td2 .
d) Obliczy czstotliwo drga wideek stroikowych z piercieniem .
Tabela pomiarowa:
Lp. |
f1 |
y |
T1 |
T2 |
Td1 |
Td2 |
fd |
fa * Df2 |
1 |
435 |
góra |
3,67 |
4,48 |
0,27 |
0,21 |
|
|
2 |
|
|
3,23 |
3,81 |
0,31 |
0,26 |
|
|
3 |
|
|
3,24 |
4,42 |
0,31 |
0,23 |
|
|
4 |
|
|
3,27 |
3,84 |
0,31 |
0,26 |
|
|
5 |
|
3/4 wys. |
3,09 |
3,87 |
0,32 |
0,26 |
|
|
6 |
|
|
7,51 |
7,14 |
0,13 |
0,14 |
|
|
7 |
|
|
7,84 |
7,41 |
0,12 |
0,13 |
|
|
8 |
|
|
8 |
7,11 |
0,12 |
0,14 |
|
|
9 |
|
|
7,72 |
7,39 |
0,12 |
0,13 |
|
|
10 |
|
|
7,84 |
7,06 |
0,12 |
0,14 |
|
|