Badanie podłużnych fal dzwiękowych w prętach.

Część teoretyczna

Przykłądając do jednego z końców pręta siłę wymuszającą jego drgania, można zaobserwować zjawisko rozchodzenia się drgań o częstotliwości siły wymuszającej. Na skutek ruchu ferromagnetycznej nakładki przymocowanej do końca pręta, drgania przenoszone są do nakładki na drugim jego końcu, która pobudza drugą cewkę.Wymuszone drgania pręta obserwujemy wykorzystując zjawisko indukowania się siły elektromagnetycznej właśnie w tej drugiej cewce. Ta siła elektromotoryczna mierzona jest przy pomocy oscyloskopu.

Część praktyczna

W naszym ćwiczeniu zmienialiśmy częstotliwość generatora , i poszukiwaliśmy częstotliwości
siły wymuszającej, dla której następuje gwałtowny wzrost amplitudy drgań prętów, a następnie odczytywaliśmy tę siłę elektromotoryczną przy pomocy oscyloskopu.

Obliczenia

	Stal	Miedź	Mosiądz
Długość pręta (m)	0,5	0,55	0,47
Częstotliwość (Hz)	5034	3695	3324

1. Otrzymane wartości częstotliwości , oraz zmierzoną długość prętów (wraz z nakładkami) wstawiamy do wzoru:

	Stal	Miedź	Mosiądz
Prędkość dźwięku w poszczególnych prętach	5034[m/s]	4064[m/s]	3124[m/s]

2. Wyliczamy moduł Young'a aby obliczyć błędy

	Stal	Miedź	Mosiądz
Prędkość dźwięku w prętach	V1=5034[m/s]	V2=4064[m/s]	V3=3124[m/s]
Gęstość prętu	Q1=	Q2=	Q3=
Moduł Young'a (E)	E1= 1,99683093* [N/ ]	E2= 1,455426118* [N/ ]	E3= 0,8493375218* [N/ ]

3. Przeprowadzamy analizę błędów

Dla mosiądzu i miedźi:

Dla stali:

1. Względny błąd pomiaru częstotliwości:

2. Względny błąd prędkości:

c. Względny błąd modułu Young'a:

= 0,065 = ok.6,5% dla stali

=0,081 = ok.8% dla miedzi

=0,081 = ok.8% dla mosiądzu

4. Wnioski:

Wyznaczone moduły Younga dla prętów:

Pręt stalowy: E=1,99683093*
[N/
]
+/- 6 %

Pręt miedziany E=1,455426118*
[N/
]
+/- 8%

Pręt mosiężny E=0,8493375218*
[N/
]
+/- 8%

Wyznaczone prędkości dżwięków w prętach:

Pręt stalowy V=5034[m/s] +/- 3% a w tablicach 5100

Pręt miedziany V=4064[m/s] +/-4% a w tablicach 3900

Pręt mosiężny V=3124[m/s] +/- 4% a w tablicach 3400

Do rachunku błędów nie została wzięta pod uwagę możliwość niedokładnego wyznaczenia środka pręta.

..........................................

.................................

.......................

BADANIE PODŁUŻNYCH FAL DŹWIĘKOWYCH W PRĘTACH

2001-03-16

III