ĆWICZENIE NR 7

„I” PRACOWNIA FIZYCZNA U.Ś.
Nr ćwiczenia: 7	Temat: Cechowanie generatora RC metodą rezonansu akustycznego
Imię i Nazwisko: Piotr Konowalczyk
Rok studiów: I		Kierunek: Informatyka
Grupa: II / 14:00		Data wykonania ćwiczenia:
Ocena: .......................................

Drgania mechaniczne zachodzą zawsze w jakimś ośrodku. Ciało wykonujące drgania przekazuje część swej energii otoczeniu, co jest przyczyną tłumienia ruchu. Gdy ciało drgające jest dostatecznie silnie sprzężone z otoczeniem, na przykład, gdy ciałem drgającym jest pewna część jednorodnego ośrodka, wtedy tracona energia nie jest rozpraszana bezładnie, lecz wprawia w ruch drgający sąsiadujące części ośrodka, dzięki czemu drgania przenoszą się w przestrzeni i w czasie. Takie przenoszenie drgań w przestrzeni i w czasie nazywamy falą. Jeżeli dla uproszczenia przyjmiemy, że fala rozchodzi się w kierunku osi x, jest to fala popzeczna i spolaryzowana, w której drgania zachodząw kierunku osi y prostopadłej do osi x, to możemy taką falę opisać równaniem różniczkowym fali.

Zasada Superpozycji: w ośrodku liniowym fale rozchodzą się nizależnie od siebie, tak więc podczas jednoczesnego rozchodzenia się w nim kilku fal wypadkowe zaburzenie w jakimkolwiek punkcie tego ośrodka, jest równe sumie zaburzeń pochodzących od każdej z nich oddzielnie.

Dwie fale nazywamy falami koherentnymi, jeśli różnica ich faz nie zależy od czasu. Spójnym falom odpowiadają spójne drgania. Źródła fal koherentnych nazywamy źródłami spójnymi.

Interferencją fal nazywamy zjawisko nakładania się fal, w którym zachodzi stabilne w czsie ich wzajemne wzmocnienie w jednych punktach przestrzeni oraz osłabienie innych, w zależności od stosunków fazowych fal. Interferować mogą tylko fale spójne

Szczególnym przypadkiem interferencji są fale stojące. Falą stojącą nazywamy falę powstałą w wyniku nałożenia się dwóch sinusoidalnych fal biegnących, rozchodzących się naprzeciw siebie, mających jednakowe częstotliwosci i amplitudy.( w przypadku fal poprzecznych również jednakową polaryzację).

Przebieg ćwiczenia:

1. Dla danej częstotliwości generatora fg obliczam długość fali λ dla wszystkich pomiarów. Ze wzoru: l=(2n+1) λ/4 wyznaczam λ=4l*(2n+1)^-1. Pierwszy - górny - odczyt oznaczam dla n=0, a dolny dla n=1.

2. Ze wzoru f=v*λ^-1 i v=v_o(1+αt)^0.5

gdzie: v - prędkość dźwięku

v_o - prędkość dźwięku w próżni = 331 ms^-1,

α - współczynnik = 0.004 st^-1

t - temperatura otoczenia (w zadaniu przyjęto, że 20 ^oC)

obliczam poszczególne f dla każdej badanej częstotliwości.

	fg	λ	δλ	f
1	500	60.56	0.408	7.322
2	550	53.655	0.265	8.275
3	600	48.84	0.30	9.091
4	650	44.18	0.14	10.050
5	700	40.865	0.175	10.865
6	750	36.58	0.234	12.138
7	800	34.07	0.26	13.032

Dyskusja o błędach:

W związku z tym, iż słuch ludzki jest bardzo niedoskonały należało przypuszczać, że błąd pomiarowy będzie duży. Ucho ludzkie reaguje o wiele lepiej na dynamiczne zmiany dźwięku niż na powolne i statyczne. Dlatego też aby w powyższym ćwiczeniu znaleźć prawidłowo węzeł fali należało pozwolić na szybką zmianę poziomu cieczy w rurce, co znacznie znowu utrudniało dokładne odczytanie wyniku. Kolejnym powodem do powstania błędów był przymiar (linijka) o małej dokładności a także co jest bardzo ważne różny kąt patrzenia na lustro wody przy odczytywaniu poziomu cieczy. Ciągle zmieniający się poziom płynu w rurce i „kielichu” także wpływał ujemnie na dokładność wykonanych badań.

---