Не пытайтесь установить силу натяжения константановой струны с диаметром 0,4 мм больше 40 н! Это может привести к её разрыву.
Результаты измерений занесите в таблицу:
Таблица 1.
|
F, Н |
ν, Гц |
ν2, Гц2 |
|
|
… |
… |
… |
… |
,
Гц2Заполните остальные клетки Таблицы 1. Погрешность измерения частоты принять равной
,
а погрешность измерения силы натяжения
–
.
Постройте график зависимости квадрата
частоты от силы натяжения
.
Согласно (11) эта зависимость линейна:
(12)
Определите по графику угловой коэффициент прямой. Используя эту величину, рассчитайте линейную плотность проволоки ρли её погрешность.
Линейная и объёмная плотности связаны соотношением:
, (13)
где Sиd– соответственно площадь и диаметр
поперечного сечения проволоки. Используя
эту формулу, определите объёмную
плотность константанаρи погрешность этой величины. Погрешность
измерения длины струны принять равной
,
а погрешность измерения диаметра струны
–
.
Упражнение 2. Измерение зависимости частоты колебаний струны от её длины.
Для экспериментальной проверки соотношения (11) между частотой колебаний струны и её длиной, как и в первом упражнении, используется константановая проволока с диаметром поперечного сечения d=0,4 мм (проволока №1).
Установите длину струны l=30 см и силу натяжения струныF=30 Н.
Измерьте частоту колебаний струны.
Постепенно увеличивая длину струны до l=60 см с шагом 5 см, измерьте зависимость частоты колебаний струны от её длины. Результаты занесите в таблицу:
Таблица 2.
|
l, см |
ν, Гц |
|
|
|
… |
… |
… |
… |
,
мс
,
мсЗаполнив остальные клетки Таблицы 2, постройте график зависимости периода колебаний струны от её длины
.
Согласно (17) эта зависимость должна
быть линейной:
(14)
Определите по графику угловой коэффициент прямой. Используя эту величину, рассчитайте линейную плотность проволоки, объёмную плотность константана и погрешности этих величин.
Упражнение 3. Измерение зависимости частоты колебаний струны от линейной плотности материала.
Данные о проволоках, используемых для экспериментальной проверки соотношения (11) между частотой колебаний струны и линейной плотностью материала, приведены в Таблице 3.
Таблица 3.
|
№ |
Материал |
Диаметр поперечного сечения d, мм |
Объёмная плотность ρ, г/см3 |
Линейная плотность ρл, г/м |
|
2 |
Тантал |
0,3 |
7,1 |
0,471±0,002 |
|
3 |
Константан |
0,3 |
8,8 |
0,620±0,002 |
|
4 |
Никель |
0,3 |
8,9 |
0,647±0,002 |
|
5 |
Медь |
0,4 |
8,9 |
1,110±0,002 |
|
6 |
Медь |
0,5 |
8,9 |
1,794±0,003 |
Эти проволоки не выдерживают больших натяжений. Поэтому не пытайтесь установить силу натяжения более 20 н!
Установив попеременно для каждой струны длину l=50 см и силу натяжения струныF=20 Н, измерьте частоты их колебаний. Результаты занесите в таблицу.
Нанесите экспериментальные точки на теоретический график зависимости частоты колебаний струны от линейной плотности, построенный в ходе выполнения расчетного задания. Сделайте вывод.