Ćwiczenie nr 65

Temat: Wyznaczanie prędkości fal podłużnych w materiale pręta metodą rury Kundta.

CEL ĆWICZENIA:

- Praktyczne zapoznanie się ze zjawiskiem powstawania fali stojącej w różnych materiałach.

- Zaznajomienie się z wyznaczaniem długości fali metodą fali stojącej

- Wyznaczenie wartości prędkości fali podłużnej w materiale pręta, oraz modułu Younga tego materiału.

ZAGADNIENIA KOLOKWIALNE:

1. Ruch falowy, wielkości charakteryzujące go, podział fal.

2. Prędkość fali podłużnej i poprzecznej w ośrodkach sprężystych.

3. Zależność prędkości fali dźwiękowej w powietrzu od temperatury, wzór Newtona i Laplace'a.

4. Interferencja fal, fale stojące.

5. Podłużne drgania rezonansowe prętów i słupów powietrza.

6. Wyznaczanie prędkości fali podłużnej w materiale metodą rury Kundta.

WYKONANIE DOŚWIADCZENIA:

1. Wysuszyć rurę używając suszarki.

2. Wsypać do rury sproszkowany korek.

3. Zmierzyć długość pręta L i zamocować go w połowie jego długości.

4. Wywołać w rurze falę stojącą i zmierzyć odległość pomiędzy kilku kolejnymi węzłami l.

Uwaga: Pręty metalowe należy pocierać szmatką na którą należy nałożyć trochę sproszkowanej kalafonii.

Przy pocieraniu pręta należy powoli przesuwać tłoczek zamykający koniec rury. Dla tego samego pręta pomiar należy powtórzyć kilka razy.

5. Wyznaczyć średnią wartość długości fali w powietrzu λ ₁ i odpowiadającą tej samej częstotliwości drgań długość drgań w materiale pręta λ ₂ .

6. Wyznaczyć prędkość propagacji fali podłużnej v₁ w materiale pręta na podstawie zależności:

Uwaga: Wartość prędkości v_p fali dźwiękowej w powietrzu można znaleźć w tablicach, lub obliczyć ze wzoru Laplace'a, przy czym prędkość fali w powietrzu w temperaturze 273,15 (K) wynosi 331(m/s).

7. Obliczyć wartość modułu Younga materiału pręta: E=ρv₁² , przy czym ρ

należy odczytać z tablic.

Wskazówki do obliczeń:

-Błąd wyznaczenia prędkości fali oraz modułu Younga można obliczyć metodą pochodnej logarytmicznej.

-Błąd pomiaru długości pręta jest równy dokładności odczytu na skali przymiaru

Przyrządy:

Rura Kundta, przymiar milimetrowy, kalafonia, denaturat, suszarka, sproszkowany korek, denaturat, ściereczki.

---