Тема 21. Исследование собственных колебаний натянутой

струны

Задание

1. Предложите и объясните способ возбуждения колебаний стру­ны закрепленной на концах с помощью динамика телефонной трубки, питаемого от звукового генератора.

2. Меняя частоту звукового генератора и визуально определяя ам­плитуду колебаний струны, определите частоту основного тона и обер­тонов.

3. Определите их связь со свойствами материала (модулем упруго­сти, плотности и т.п.), а также с величиной силы натяжения струны.

4. Используя результаты экспериментов, рассчитайте скорость по­перечных упругих волн в струне и сравните её с теоретическим зна­чением.

Тема 22. Измерение амплитуды колебаний ножки

камертона

Задание

1. Разработать и описать методику измерения амплитуды колеба­ния ножки камертона, не пользуясь электромагнитными и оптически­ми явлениями. Дать рисунок или чертеж схемы эксперимента. Дать анализ погрешностей (ошибок) измеряемых величин.

2. Измерить амплитуду колебаний ножки камертона для конкрет­ного камертона сразу после возбуждения его колебаний.

3. Провести достаточно подробную обработку результатов измере­ний с указанием погрешностей результатов.

4. Желательно создание демонстрационной установки.

5. Предложите другие методы определения амплитуды колебаний ножки камертона, используя любые механические, электромагнитные и оптические явления.

Тема 23. Механический частотомер

Задание

1. Сконструируйте простую модель механического

частотомера. Дайте рисунок или чертеж установки и значения ее параметров. Дайте теоретическое обоснование принципа работы частотомера.

2. Проградуируйте частотомер, используя камертоны или другие колеблющиеся с известной частотой тела.

3. Определите экспериментально частоту колебаний (вибрации) ра­ботающих холодильника, стиральной машины, кофемолки и т.д.

4. Оцените погрешность полученных результатов.

5. Попробуйте провести с помощью Вашего частотомера гармони­ческий анализ колебаний некоторых тел (устройств).

Тема 24. Опыты Мандельштама

Задание

1. Проделайте такой опыт. Расположите два одинаковых камертона на небольшом расстоянии друг от друга. Колебания первого камерто­на возбуждаются звуковым генератором с частотой, равной собствен­ной частоте камертона (WQ). Ножка камертона начинает поэтому коле­баться с большой амплитудой. Расположенный рядом второй камертон также начинает колебаться. Индикатором этих колебаний может слу­жить легкий шарик (например, от пинг-понга), подвешенный рядом с ножкой камертона. Шарик начинает отскакивать от колеблющейся ножки с большой амплитудой. Объясните причину возникновений ко­лебаний второго камертона. Как изменяется амплитуда колебаний при изменении частоты звукового генератора.

2. Измените собственную (резонансную) частоту второго камерто­на, прилепив к одной из его ножек кусочек пластилина. Объясните физическую причину изменения собственной частоты колебаний ка­мертона. Возбудив колебания первого камертона звуковым генерато­ром с частотой, равной собственной частоте камертона (и>о), убедитесь в том, что второй камертон при этом не колеблется. Дайте объяснение этого явления. Найдите новую частоту генератора wi), при которой

второй камертон "откликается" на колебания первого камертона с ча­стотой иь>1 ).

3. Поместите между двумя камертонами диск из плотного картона или металла с большим числом отверстий. Возбудите колебания пер­вого камертона с частотой WQ- Второй камертон (нагруженный пла­стилином) не колеблется. Приведите после этого диск во вращение. При некоторой частоте вращения диска второй камертон начинает ко­лебаться с большой амплитудой. Найдите соответствующую частоту Г2 вращения диска. Как она связана с частотами WQ и ш\. Используя идею спектрального разложения, объясните это явление.