1. Cel ćwiczenia.
Celem ćwiczenia jest pokazanie węzłów fal na dwuwymiarowej przestrzeni które nazwano figurami Chladni'ego. Opracował on metodę która polegała na pobudzaniu do drgań metalowych płyt o różnych kształtach przez przeciąganie smyczkiem po ich krawędzi. Częstotliwościom rezonansowym towarzyszy pojawianie się w ośrodku linii węzłowych. Rozsypując drobnoziarnisty piasek na powierzchni wzbudzonej rezonansowo płyty Chladni uzyskiwał oryginalne wzory linii węzłowych.
Nasze doświadczenie polega na powtórzeniu eksperymentu z taką różnicą, że do pobudzenia metalowych płyt wykorzystamy specjalnej konstrukcji głośnik wibrujący z częstościami akustycznymi, poprawiający stabilność i powtarzalność obserwowanych obrazów.
2. Przebieg ćwiczenia.
Wariant 2:
Po umocowaniu okrągłej tarczy i posypaniu równomiernie jej powierzchni piaskiem, włączyliśmy generator, a następnie ustawiliśmy pokrętło ADJUST
(które odpowiada za zmianę częstotliwości) na żądanej wartości. Po wybraniu wartości częstotliwości, rozpoczęliśmy powolne obracanie pokrętła AMPLITUDE. Przy odpowiednim ustawieniu wartości piasek na tarczy zaczął wyraźnie drgać oraz zsuwać się do miejsc, w których znajdowały się węzły powstałej fali stojącej. Powstałe figury fotografowaliśmy oraz zapisywaliśmy wartości częstotliwości przy których one występowały.
Oto częstotliwości wraz z obrazkami:
|
500 Hz
|
1100 Hz
|
1700 Hz
|
4000 Hz
|
5700 Hz
|
7500 Hz
|
9550 Hz
|
Tu są wypisane częstotliwości porównane z ilością okręgów:
Częstotliwość: [Hz] |
Ilość okręgów: |
100 |
n=1 |
500 |
n=2 |
1100 |
n=3 |
1700 |
n=4 |
4000 |
n=6 |
5700 |
n=7 |
7500 |
n=8 |
9550 |
n=9 |
3. Obliczenia
Równanie prostej:
y = ax + b
Ma następujące parametry :
A= 117.64 Hz
B= -54.47 Hz
Przy czym:
Δa = 1.39 Hz
Δb = 59.77 Hz
A korelacja = 0.99958
Współczynnik korelacji wynosi: 0.99958, co oznacza, że przebieg badanego zjawiska rzeczywiście jest liniowy.
4. Wnioski
Uzyskane pomiary pokazały, że wraz ze wzrostem częstotliwości na okrągłej tarczy pojawia się coraz więcej okręgów, a wyniki obliczeń potwierdziły, że częstotliwość okręgów jest proporcjonalna do ilości okręgów na tarczy.