analiza drgań struny, Polibuda, Fiza, Fizyka sprawozdania (burdel jak cholera), Sprawozdania z Fizyki


Politechnika Śląska

Wydział: Inżynierii Środowiska i Energetyki

Kierunek: Energetyka

I semestr, grupa 2

Sprawozdanie

z laboratorium z Fizyki

Analiza drgań harmonicznych struny

sekcja 8

Beniamin SZYDŁO

Paulina PRZYBYLOK

Łukasz MUCHA

I. Przebieg ćwiczenia.

Stanowisko pomiarowe składa się z poziomej struny długości ok. 1m
zamocowanej z obu stron , komputera PC pracującego jako generator przebiegu prostokątnego o zadanej częstotliwości (z krokiem syntezy 1 Hz), którego zadaniem jest wprawianie w drgania struny oraz przetwornika piezoelektrycznego połączonego z oscyloskopem, którego zadaniem jest wskazywanie przebiegu drgań struny - w celu wychwytywania strzałek.

Pomiary miały na celu znalezienie kolejnych częstotliwości rezonansowych struny. W celu znalezienia tych częstotliwości należało ustawić elektromagnes w miejscu strzałki a następnie ustawić częstotliwość, dla której amplituda drgań jest największa. Zwiększanie częstotliwości powoduje powstanie coraz większej ilości węzłów i strzałek na strunie (wraz z osiąganiem kolejnych częstotliwości harmonicznych), następuje również ich przemieszczenie, co pociąga za sobą problemy związane z ich zlokalizowaniem. Ich odnalezienie realizowaliśmy metodą kolejnych prób przesuwając zawsze elektromagnes w lewo.

Częstotliwość rezonansowa rejestrowana była przez komputer (będący równocześnie generatorem), a maksymalną amplitudę odczytywaliśmy z oscyloskopu.

II. Opracowanie i analiza wyników pomiarów.

Dla harmonicznych wyższych niż 15 znalezienie strzałki staje się bardzo trudne.

f[Hz]

V [m/s]

błąd v [m/s]

v/(dv^2)

1/(dv^2)

25

41,750

3,34934

3,722

0,0891

49

40,915

1,68788

14,362

0,3510

72

40,080

1,13891

30,899

0,7709

95

39,663

0,86812

52,629

1,3269

119

39,746

0,70913

79,039

1,9886

146

40,637

0,60753

110,100

2,7094

171

40,796

0,53604

141,977

3,4802

198

41,333

0,48535

175,463

4,2452

226

41,936

0,44809

208,863

4,9806

250

41,750

0,41720

239,865

5,7453

279

42,357

0,39563

270,608

6,3887

300

41,750

0,37412

298,279

7,1444

328

42,135

0,36010

324,947

7,7120

351

41,869

0,34608

349,569

8,3491

381

42,418

0,33778

371,773

8,7645

Błąd pomiaru fn= 2 [Hz].

(1 Hz wynikający z samego błędu skoku generatora oraz 1 Hz wynikający
z błędu odczytu na oscylatorze)

Długość struny L=0,835(5) [m].

Prędkość fali wyraża się wzorem:

0x01 graphic

gdzie fn - częstotliwość w n-tym pomiarze

vn - prędkość w n-tym pomiarze

n - numer kolejnego pomiaru

L - długość struny

Ponieważ zarówno L jak i kolejne f obciążone są pewnymi błędami (L i f), więc wartości prędkości też nie są ich pozbawione. Obliczamy je w oparciu o różniczkę zupełną:

0x01 graphic

Widać, że niepewność ta nie jest stały to znaczy, że konieczne jest do obliczenia średniej prędkości z powyższych pomiarów wzoru na średnią ważoną, gdzie po podstawieniu wartości liczbowych ostatecznie otrzymujemy:

Vśr= 43,71(29) [m/s]

Część dotycząca dyspersji zobrazowana jest na wykresie przedstawiającym prostą idealną wyznaczoną na podstawie pierwszego pomiaru oraz przebieg rzeczywisty otrzymany w doświadczeniu.

III. Wnioski i uwagi.

Głównym celem tego doświadczenia było zaobserwowanie zjawiska dyspersji fali poprzecznej, powstającej w strunie pod wpływem siły wymuszającej. Na załączonym wykresie zaznaczono przebieg idealny wynikający z mnożenia częstotliwości podstawowej oraz przebieg rzeczywisty mierzony. Wyraźnie odchylenie dla większych częstotliwości bardzo dobrze ilustruje całe zjawisko.

Przyrządy użyte w opisywanym doświadczeniu były dokładne więc ich błędy standardowe nie wpływały w znaczącym stopniu na wyniki pomiarów. Stąd też bardzo mały jest błąd obliczonej wartości. Stosunkowo duże błędy może wprowadzać brak odpowiedniej izolacji badanego układu od otoczenia. Ruch studentów w pracowni lub potrącanie stołu, na którym znajdował się układ wprowadza dodatkowe zakłócenia i błędy pomiarowe. Należało by też zmierzyć dokładniej długość struny ustawiając przymiar dokładnie w miejscu jej podparcia. Zaobserwowane zjawisko dyspersji wpływa w znacznym stopniu na wynik końcowy ponieważ prędkość dla pierwszej zmierzonej częstotliwości w znacznym stopniu różni się od prędkości dla ostatniego pomiaru. Otrzymana wielkość jest wielkością średnią obliczoną dla stosunkowo szerokiego zakresu częstotliwości.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
Analiza drgań harmonicznych, Polibuda, Fiza, Fizyka sprawozdania (burdel jak cholera), struna2
DRGHARMNSS, Polibuda, Fiza, Fizyka sprawozdania (burdel jak cholera), struna2
izotopy spr, Polibuda, Fiza, Fizyka sprawozdania (burdel jak cholera), Sprawozdania z Fizyki, labork
LABFIZ8, Polibuda, Fiza, Fizyka sprawozdania (burdel jak cholera), Sprawozdania z Fizyki
prom. kos. poprawione, Polibuda, Fiza, Fizyka sprawozdania (burdel jak cholera), Sprawozdania z Fizy
dane (izotopy), Polibuda, Fiza, Fizyka sprawozdania (burdel jak cholera), Sprawozdania z Fizyki
tlo, Polibuda, Fiza, Fizyka sprawozdania (burdel jak cholera), Sprawozdania z Fizyki
sprawozdanie lab06, Polibuda, Fiza, Fizyka sprawozdania (burdel jak cholera), Sprawozdania z Fizyki,
Sprawozdania ćwiczenie 4, Polibuda, Fiza, Fizyka sprawozdania (burdel jak cholera)
sprawozdanie lab02, Polibuda, Fiza, Fizyka sprawozdania (burdel jak cholera), Sprawozdania z Fizyki
przerw ener LAB2, Polibuda, Fiza, Fizyka sprawozdania (burdel jak cholera), Sprawozdania z Fizyki, p
Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki zadania z fizyki, Polibuda, Fiza, Fizyka sprawozdania (bu
sprawozdanie lab 12, Polibuda, Fiza, Fizyka sprawozdania (burdel jak cholera), Sprawozdania z Fizyki
termistor, Polibuda, Fiza, Fizyka sprawozdania (burdel jak cholera), Sprawozdania z Fizyki

więcej podobnych podstron