11.3 Порядок выполнения работы

1. Собрать установку по схеме (см. рис.11.1).

2. Включить звуковой генератор ЗГ, усилитель У и осциллограф. ЭО.

3. Установить на ЗГ частоту 2000 гц.

4. Ручками "Рег. напряжения" на звуковом генераторе ЗГ и "Усиления" на осциллографе добиться появления эллипса на экране осциллографа.

5. Установить микрофон М на расстоянии 4-5 см от динамика Д.

11. Перемещая микрофон, добиться появления на экране ЭО прямой линии. Замерить расстояние Х между микрофоном М и динамиком д. Опыт повторить три раза. Найти среднее значение .

7. Перемещая микрофон дальше, снова получить прямую, ориентированную подобным образом. 3aмepить расстояние между микрофоном М и динамиком Д. Опыт повторить три раза. Найти среднее значение.

8. По формуле (11.9) определить длину волны, считая

.

9. Результаты опыта и расчетов занести в табл. 11.1.

107

Таблица 11.1

Номер опыта	n,Гц	, м	, м	, м	V, м/с	, м/с	, %
1	2000
2	2500
3	3000
				Среднее

10. Установить частоту 2500 Гц и повторить опыт, описанный в пп.5-9.

11. Установить частоту 3000 Гц и повторить опыт, описанный в пп.5-9.

12. Вычислить среднее значение скорости V_ср; абсолютные погрешности измерений для каждого из полученных значений скорости, а также их среднее значение ; относительную погрешность . Результаты вычислений занести в табл.5.1.

13. Записать ответ в стандартной форме.

11.4 Контрольные вопросы

1. Какова цель работы?

2. Что такое звук и от чего зависит скорость звука в воздухе?

3. Что такое упругая волна и какие волны называются звуковыми?

4. Как выглядит уравнение плоской монохроматической бегущей волны?

5. Что такое длина волны, волновое число и волновой вектор?

11. В чем сущность экспериментального метода в определении скорости звука в данной работе?

7. Что представляет собой экспериментальная установка? Каков ход работы?

8. Какие колебания называются гармоническими?

9. Какие колебания складываются в данной работе? Как можно изменить разность фаз складываемых колебаний?

10. Как определить с помощью установки длину волны λ; ее половину ; ее четверть ?

108

Приложение 1 правила построения графиков по результатам измерений физических величин

Выполнение большинства лабораторных работ, описанных в настоящих методических указаниях, предусматривает построение графиков зависимостей различных физических величин друг от друга и построение графиков по результатам измерений. При этом с помощью измерительных приборов и регуляторов устанавливается ряд значений одной величины – аргумента X_n (n=1, 2,…N) и измеряются соответствующие им значения другой величины – функции Y. Последующее построение графика должно производится с соблюдением следующих правил:

1. На листе стандартного размера очертить поле графика, оставив слева 20 – 25 мм, снизу 15 – 20 мм, сверху и справа 10 мм. Ограничивающие поле графика линии могут служить координатными осями.

2. Провести горизонтальную и вертикальную оси, возле концов осей поставить обозначения отмеряемых вдоль осей величин и единиц измерения этих величин. При этом аргументу должна соответствовать горизонтальная ось, а функции – вертикальная.

3. Начала отсчета на обеих осях выбрать такими, чтобы наименьшие значения аргумента отложились вблизи точки пересечения координат.

4. Масштабы отсчета аргумента и функции выбрать такими, чтобы максимальное значение аргумента пришлось на конец горизонтальной, а максимальное значение функции на конец вертикальной оси. Обозначить масштабы на осях двумя или тремя отрезками одинаковой длины.

Выполнять правила 3 и 4 необходимо для того, чтобы график занимал большую часть координатного поля. Грубой и часто встречающейся ошибкой является стремление обязательно началами отсчета сделать нули аргумента и функции. Во многих случаях это вынуждает делать масштаб слишком мелким. Тогда график превращается в прямую линию, параллельную оси, и не несет никакой информации. Или же он занимает только небольшую часть координатного поля в правом верхнем углу, что снижает его информативную ценность.

109

5. Отложить на координатном поле все точки, соответствующие измеренным значениям аргумента и функции. Сделать их хорошо заметными. Нельзя соединять точки с осями прямыми линиями, перпендикулярными осям. Они не несут информации и только нарушают наглядность графика.

6. Обозначить возле каждой точки абсолютные погрешности аргумента и функции. Абсолютная погрешность аргумента обозначается горизонтальным отрезком, в середине которого находится экспериментальная точка. Длина отрезка равна удвоенной абсолютной погрешности в используемом масштабе. Края отрезка четко обозначить перпендикулярными к нему рисками. Абсолютная погрешность функции обозначается таким же, но вертикальным отрезком. Если одна из погрешностей или обе настолько малы, что в данном масштабе не могут быть изображены отрезком, их на графике не обозначают.

Таким образом, каждая точка должна стать центром крестика или отрезка с концами, обозначенными рисками.

7. Если известен закон, задающий зависимость функции от аргумента, и положение точек не противоречит закону, то согласно ему следует проводить кривую графика. Если же зависимость заранее не известна, следует построить гладкую кривую, которая должна пройти максимально близко ко всем точкам.

Проведение кривой через все точки не обязательно, но желательно, чтобы она пересекла отрезки абсолютных погрешностей всех точек. При невозможности совместить это условие со следованием известному закону или же с построением гладкой кривой оно может быть нарушено. Точки должны разделяться кривой таким образом, чтобы по обе стороны от нее находилось примерно равное число точек.

Грубейшей, но часто повторяемой ошибкой является построение графика ломаной линией, соединяющей все точки. В этом случае кривая приобретает многочисленные детали, не имеющие физического смысла и затрудняющие понимание графика.

110