МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Физический факультет
Кафедра общей физики
Жукас Людмила Александровна
ОТЧЕТ
о лабораторной работе
«Измерение скорости звука в стержнях»
Измерительный практикум, 1 курс, группа 0331
Преподаватель измерительного практикума
______________ А. С. Золкин
«___»_________ 2010 г.
Преподаватель компьютерного практикума
______________ Н. А. Витюгова
Новосибирск 2010 г.
Аннотация. Объектом исследования являются стержни разных материалов (сталь, латунь, медь, алюминий) и различной длины.
Цель: определить скорости звука в металлических стержнях путем их соударения. Выяснить, от каких параметров зависит исследуемая величина, определить источники основных погрешностей.
В данной работе исследуется скорость распространения звуковой волны в металлических стержнях путем измерения распространения упругого ударного возмущения вдоль стержней. Для этого приходилось измерять время соударения стержней, время распространения ударного возмущения.
Было установлено, что скорость распространения не зависит от силы удара.
Введение
В данной работе исследуется скорость распространения звукового сигнала в металлических стержнях.
Эту величину нельзя измерит прямым путем, поэтому ее необходимо выразить через расстояние и время (эти величины определяются с наибольшей точностью).В данном случае расстояние – это длина стержня (L),время (t) – время прохождения волны в нем (второй вариант – время соударения).Зная эти величины и причины основных погрешностей, можно выполнить поставленную задачу.
Описание эксперимента
Обратим внимание на рисунок 1 (рис.1). Эта конструкция представляет собой электрическую цепь. При отсутствии касания цепь разомкнута. Соударение замыкает цепь, и на одном из каналов осциллографа отображается скачок напряжения. Этот скачок служит сигналом к началу развертки по второму каналу. Измеряя разность во времени между событиями начала соударения и прихода сигнала на пьезодатчик, получим время распространения волны в стержне.
1.Собираем установку, показанную на рисунке (1), и произвожу настройку экспериментальной установки:
необходимо обеспечить соосность расположения стержней и возможность их центрального соударения;
подбираем режимы работы осциллографа: необходимую чувствительность по входам К1 и К2, длительность развертки, время опережения (настройки осциллографа: Coupling : DC; BWLimit : OFF; );
Измеряем скорость распространения звука в стальных. Для этого необходимо провести не менее 10-ти измерений времени соударения и времени распространения звукового сигнала по стержню длины L1;
Измерить скорость звука в различных металлических стержнях (алюминий, латунь, медь).
При измерении времени прохождения волны деформации были выполнены следующие действия:
Включение, настройка осциллографа
Переход в режим одиночного запуска
Поднятие стержня на определенную высоту
Нажатие кнопки Single Seq
Отпустить стержень
По полученной амплитудно-временной развертке с помощью курсоров (курсоры стоят на позициях, соответствующих началу соударения и приходу волны к пьезодатчику) измеряем время соударения.
Рис.1 Изображение на двух каналах осциллографа
Повторные действия нужно выполнить, пока не выровняется среднеквадратичное отклонение - S(x). Точнее, пока оно не перестанет изменяться при увеличении числа измерений.
Считая, что стержень однороден, измерим скорость звуковой волны по следующей формуле: V=L/t