- •Казанский (Поволжский) федеральный университет
- •Методы простейших измерений Лабораторная работа№111.Определение плотности твЁрдого тела
- •Основные законы кинематики Лабораторная работа№121. Измерение кинематических характеристик прямолинейного движения
- •I. Подготовка установки для проведения экспериментов.
- •II. Упражнение 1. Исследование зависимостей кинематических характеристик движения тела с постоянной скоростью от времени.
- •III. Упражнение 2. Исследование зависимостей кинематических характеристик движения тела с постоянным ускорением от времени.
- •IV. Окончание эксперимента.
- •Лабораторная работа № 122. Измерение кинематических характеристик вращательного движения вокруг закрепленной оси
- •Лабораторная работа № 123. Измерение кинематических характеристик двумерного движения Основные законы Динамики Лабораторная работа№131. Силы на наклоннойплоскости
- •Лабораторная работа№132. Измерение коэффициента трения покоя
- •Лабораторная работа№133. Проверка второго законаНьютона для прямолинейного движения
- •II. Упражнение 1. Исследование зависимости ускорения тела от величины равнодействующей силы.
- •III. Упражнение 2. Исследование зависимости ускорения тела от его массы при постоянной величине равнодействующей силы.
- •IV. Окончание эксперимента.
- •Лабораторная работа№134. Изучение двумерного движенияцентра масс
- •Лабораторная работа№135. Измерение коэффициентовтренияскольжения и качения
- •Лабораторная работа№136. Проверка III закона Ньютона в процессе удара
- •I. Подготовка установки для проведения экспериментов.
- •Законы сохранения в механике Лабораторная работа№141. Экспериментальная проверка закона сохранения импульса придвижении на плоскости
- •Лабораторная работа№142. Законысохранения момента импульса и энергии (столкновение при вращении)
- •Лабораторная работа№ 152.Проверка теоремы Штайнера
- •Лабораторная работа№153.Изучение прецессии гироскопа
- •Лабораторная работа№154. Проверка уравнения динамики вращательного движения
- •Закон всемирного тяготения Лабораторная работа№161. Измерение ускорения свободного падения с помощью математического маятника
- •Лабораторная работа№162. Измерение ускорения свободного падения с помощью оборотного маятника
- •Лабораторная работа № 163. Гравитационной постоянной с помощью гравитационного торсионного балансира (весов) Кавендиша.
- •Механические колебания Лабораторная работа № 171.Пружинный маятник
- •Лабораторная работа№172. Иучение свободных и вынужденных колебаний торсионного маятника
- •Лабораторная работа№173. Изучение явления резонанса торсионного маятника
- •Лабораторная работа№ 174. Изучение колебаний связанных маятников
- •Упругие волны Лабораторная работа№181. Иследование волн на поверхности воды
- •Лабораторная работа№182. Измерение частоты камертона методом биений
- •Лабораторная работа № 183. Изучение эффекта Доплера ультразвуковых волн
- •Упругие свойствасплошных сред Лабораторная работа№191.Исследование упругого и пластичного удлинения проволки
- •Лабораторная работа№192. Проверка закона дисперсии звуковых волн в воздухе
- •Лабораторная работа№193. Исследование зависимости частоты колебаний струны от ее длины и натяжения
- •Лабораторная работа№194. Измерение скорости звуковых импульсов в твёрдых телах
- •Приложение 1. Алгоритмы статистической обработки результатовизмерений
- •Пприложение 3. Таблица производных некоторых функций.
- •Приложение 4. Краткое описание простейших измерительных приборов
Лабораторная работа№182. Измерение частоты камертона методом биений
Введение
Биения являются частным случаеминтерференции волн. Суть явления биений состоит в том, что сумма двух гармонических колебаний близких частотивоспринимается как колебание с частотойравной ()/2 и амплитудой, периодически меняющейся во времени с частотойБ= |
Для измерений способом биений необходима некоторая эталонная частота,скажем1.Колебания этой частоты накладываются на исследуемые колебания.Непосредственно измеряется частота биений,равнаяразностиисследуемой и эталонной частотБ. Искомая частота
1 Б. (1)
Для выбора одного из знаков необходимы дополнительные соображения, зависящие от конкретного случая.
Приступая к работе необходимо
Знать определения
волны;
амплитуды, частоты, фазы, начальной фазы, периода волны, длины волны, волнового вектора,
фазовой скорости волны;
стоячей волны;
интерференции волн.
Знать
вид динамического и кинематического уравнений волны;
вид гармонического колебания;
Уметь
пользоваться осциллографом;
оценивать случайные погрешности прямых и косвенных измерений.
Цельработы
Освоение способа измерения частоты колебаний с помощью явления биений
Решаемые задачи
Знакомство с методом биений звуковых волн;
Наблюдение узлов и пучностей стоячих звуковых волн при помощи осциллографа;
Измерение частоты биений и частоты камертона при различных положениях муфточки.
Экспериментальная установка
Приборы и принадлежности
Осциллограф (4);
два камертона (3) (υ0 = 440 Гц) на резонаторных ящиках (2) (на
одном - нанесена шкала);
муфточки, которые можно укреплять на ветви камертона;
секундомер;
микрофон (1);
молоточек.
Рис. 4.
Порядок выполнения работы
Снимите муфточку с камертона с делениями. Установите одну из муфточек на другом камертоне ближе к центру ветви. Камертон без муфточки в данном случае является эталонным.
Расположите микрофон между резонаторными ящиками, как показано на рисунке выше.
Включите питание осциллографа в сеть переменного тока 220 В и дайте прибору прогреться 2-3 минуты: на экране должна появиться светящаяся точка. При помощи ручек управления (яркость, фокус, смещение по «X» и «Y») на панели прибора выведите точку в центр экрана, добейтесь достаточной яркости и резкости.
Если ударить молоточком по обоим камертонам, светящая полоска на экране будет периодически изменять свою длину, вследствие звуковых биений. Настройте осциллограф. Для этого, слегка ударяя молоточком по одному из камертонов, переключателем «Volts» на панели осциллографа добейтесь заметного "растяжения" светящейся точки на экране в вертикальном направлении. Теперь можно проводить измерения.
Измерьте секундомером время возможно большего числаnпериодов "дыхания" полоски на экране. По формулеБ n / рассчитайте частоту биений.
По формуле 0 Брассчитайте частоту камертона, с закрепленной муфточкой.
Повторите измерение несколько раз и найдите среднее значение.
Укрепите муфточку напротив самого нижнего деления на камертоне с делениями. Теперь этот камертон будет являться исследуемым, а другой, частота которого уже измеренаэталонным.
Последовательно устанавливая муфточку напротив каждого из делений, по описанной методике определите частоты биений и собственные частоты камертона с муфточкой по формуле (1).
Обработка и представление результатов
Постройте график зависимости частоты камертона от расстояния муфточки до основания вилки камертона (номера деления, начиная снизу).
Объясните наблюдаемые закономерности.