2. Описание установки

В установке, схематически показанной на рис.8.5, струна натягивается между стойками подставки, причем один конец ее закреплен неподвижно, а к другому прикреплена чашка с грузами, создающими натяжение в струне.

Рис.8.5

Стойка с закрепленным концом струны может перемещаться. От звукового генератора переменное напряжение подается на струну. Вдоль струны может свободно перемещаться постоянный магнит (N S). Так как по струне течет переменный ток, то на ее участок, находящийся между полюсами магнита, действует сила Ампера, изменяющаяся с той же частотой, что и сила тока. Если при этом частота звукового генератора совпадает с одной из собственных частот струны, а

положение магнита - с пучностью стоячей волны, то наблюдается явление резонанса

Ручки управления звуковым генератором расположены на его передней панели. Частота колебаний устанавливается поворотом ручки переключателя "Множитель" (ступенчатая регулировка) и поворотом лимба (плавная регулировка). Для определения частоты ЗГ в герцах нужно отсчет по шкале лимба умножить на показание переключателя "Множитель".

Напряжение на выходе ЗГ регулируется "Рег.вых.напр." (плавная регулировка) и ступенями, при помощи переключения аттенюатора (делителя), имеющего гравировку "Пределы шкалы" - "Ослабление дБ". Основная погрешность прибора по частоте

∆ν = ± (0,02 ∙ F + 1) Гц,

где F - показание шкалы лимба.

3. Порядок выполнения работы

1. Включить генератор.

2. Создать натяжение в струне, поместив на чашку для грузов разновески так, чтобы суммарная масса была равна примерно 50 г.

3. С помощью линейки измерить длину рабочей части струны, то есть расстояние от одной стойки до другой. Измерить микрометром диаметр струны в различных точках рабочего участка 5 раз и в качестве диаметра взять среднее из этих измерений.

4. По формуле (8.7) вычислить теоретическое значение скорости распространения колебаний в струне для данного натяжения Т. Результаты занести в таблицу 3 (в графу ). Используя вычисленное значение скорости , по формуле рассчитать частоту основного тока ν₁. Значение ν₁ вписать в таблицу 3 (в графу ν_теор). Туда же занести найденные по формуле (84) значения следующих обертонов ν₂ и ν₃ (при n = 2 и n = 3).

5. После прогрева генератора ручкой "Множитель" и поворотом лимба звукового генератора установить частоту основного тона ν₁. Установив магнит посредине струны и плавно изменяя частоту вращением лимба генератора, добиться устойчивых колебаний основного тона. Соответствующее значение ν_1эксп, определенное по шкале генератора, занести в таблицу 3 (в графу ν_эксп). Аналогично найти ν_2эксп и ν_3эксп. Для этого, передвигая магнит и меняя частоту ЗГ вблизи рассчитанных предварительно ν₂ и ν₃, добиться устойчивых колебаний второго и третьего обертонов. Определенные по шкале ЗГ частоты ν_2эксп и ν_3эксп занести в таблицу 3.

Если амплитуда колебаний окажется малой, следует увеличить выходное напряжение генератора.

Таблица 3

Масса груза, г	n	Форма собств. колебаний	ν, Гц		∆ν, Гц	, м/с		∆
			νтеор	νэксп
m1	1 2 3
m2	1 2 3

6. Провести аналогичные измерения при других натяжениях нити еще 4 раза (пункты 4 и 5), увеличивая массу разновесок каждый раз на 30 г.

7. По экспериментальным данным найти скорости распространения поперечных колебаний для каждого натяжения струны по формуле

8) Построить (на одном рисунке) графики зависимости и от натяжение струны Т = Р = mg, m - масса груза) и сделать выводы.