4. Дополнительные вопросы по теме лр.

[Ж] Известно, что характеристики вибрации не зависят от внешних условий (например, от свойств пружины или от степени шероховатости поверхности в эксперименте №1). Основываясь на этом и анализируя полученную вами формулу [Б], сделайте вывод, какие требования накладываются на величины .

[З] Убедитесь, что найденная вами амплитуда вибрации значительно меньше толщины МТ. Объясните, почему так должно быть.

[И] а) Зная частоту (из эксперимента), найдите амплитуду A*, при которой МТ начнет отрываться от стола и слегка подпрыгивать. б) Почему, если подвесить МТ на пружине из эксперимента №1, вертикальные колебания (“подпрыгивания”) МТ не обнаруживаются? Считайте, что коэффициент трения МТ о поверхность ~0.1.

[K] Перечислите три независимые характеристики электромотора с эксцентриком, изменяя которые можно увеличить силу вибрации МТ (дайте объяснения).

[Л] Оцените максимально возможную длительность вспышки (в случае, если длительность экспозиции заведомо больше длительности вспышки) при фотографировании капиллярных поверхностных волн. Если экспозиция длиться меньше, чем вспышка (или вспышки вообще нет), то вместо оценки длительности вспышки сделайте оценку максимальной длительности экспозиции.

[М] С помощью теории размерности получите самостоятельно выражение для линейной частоты крупных гравитационных поверхностных волн. Действуйте по аналогии с выводом формулы частоты мелких капиллярных волн. Учтите, что безразмерный коэффициент для случая крупных волн равен . Кроме того, силой, возвращающей поверхность воды в состояние равновесия, теперь является сила тяжести (ее характеризует ускорение свободного падения), а не сила поверхностного натяжения. Сила поверхностного натяжения, конечно, никуда не пропала, но в случае крупных волн ее вклад пренебрежимо мал по сравнению с вкладом силы тяжести.

[Н] Вы получили формулы для частоты мелких капиллярных и крупных гравитационных поверхностных волн. Узнав длину волны из второго эксперимента, докажите, что для обработки его данных надо пользоваться именно формулой частоты мелких капиллярных волн.

5. Указания по выполнению отчетов.

Вам необходимо подготовить два отчета: первый – по теоретической части (выставляется одна оценка), второй – по практической части (выставляются две оценки: за эксперименты и за дополнительные вопросы). Второй отчет готовится частично во время проверки первого отчета, частично уже после проверки. Каждый отчет должен иметь заголовок, в котором надо указать название лабораторной работы и ФИО автора отчета. Текстовые пояснения лучше писать в Word, в нем же можно подготовить таблицы и набрать уравнения (или в Редакторе формул, или с помощью Таблицы символов). В крайнем случае, аккуратно напишите текст и формулы от руки и отсканируйте. В любом случае, отчет следует передавать учителю только по электронной почте или на съемном носителе информации (флэшка). Это нужно для ускорения проверки вашей работы учителем и для сообщения вам правильных ответов. Для надежности на съемный носитель информации поместите основной файл и его копию.

5.1 Теоретическая часть

Вы должны дать подробные ответы на следующие вопросы методички [A, Б, Ж, К, М]. Ответы представить в отчете с промежуточными и конечными формулами, а также с необходимыми текстовыми пояснениями.

5.2 Практическая часть

Сразу заметим, что, во время проверки теоретической части лабораторной работы (1 неделя), для экономии времени нужно немедленно приступать к заданиям [В, Г, Л], т.к. они не требуют знаний правильных ответов из теоретической части. Чтобы вы не допускали лишних ошибок, остальные вопросы [Д, Е, З, И, Н] лучше выполнять после проверки теоретической части (в оставшуюся неделю).

Для контроля учителем правильности технологии экспериментов и отдельных измерений необходимо вставить в отчет 6 фотографий: 1-я ф. - пружина, висящая/лежащая без нагрузки; 2-я ф., 3-я ф. - МТ с не работающим виброзвонком, покоящийся на горизонтальной поверхности при максимальной деформации пружины (для двух поверхностей из разных материалов); 4-я ф., 5-я ф. - МТ с работающим виброзвонком, покоящийся на горизонтальной поверхности после достижения нового положения равновесия (для тех же поверхностей, что и на фотографиях 2, 3); 6ф. - картина капиллярных поверхностных волн воды при работающем виброзвонке МТ. На всех фотографиях должна присутствовать линейка с хорошо заметной шкалой, а пружина (кроме фотографии 6) должна быть видна полностью! Если информация не поместилась на съемном носителе (или объем электронного письма слишком большой), то фотографии на компьютере переведите в экономичный формат (например, с помощью функции “print screen”), но так, чтобы деления шкалы линейки, отдельные блики волн оставались различимы. Можно изначально задать экономный (по отношению к объему памяти) режим фотографирования ЦФ.

При оформлении второго отчета после фотографий полезно расположить таблицы эксперимента №1, а потом уже дать ответы на вопросы.

Таблица 1 должна содержать результаты N₁ отдельных измерений для первой горизонтальной поверхности и их осредненные значения (соответствующие фотографиям 2, 4).

Таблица 2 должна содержать результаты N₂ отдельных измерений для второй горизонтальной поверхности и их осредненные значения (соответствующие фотографиям 3, 5).

После заполнения таблиц в отчете необходимо привести вычисления значений для требуемых величин [В, Г, Д, Е]. Все вычисления проводить только с осредненными значениями экспериментальных параметров! В таблицах и вычислениях обязательно указывать размерность!

В конце отчета надо расположить ответы на дополнительные вопросы методички [З, И, Л, Н].

УСПЕХОВ!