Контрольні запитання
Що називають фізичним маятником? Виведіть формулу для періоду коливань фізичного маятника,
Що називають зведеною довжиною фізичного маятника? Як її визначають у лабораторній роботі? Чому?
Сформулювати теорему Штейнера.
За якої відстані а між центром мас та точкою підвісу маятника період коливань буде найменшим? Доведіть це.
Чому дорівнюватиме період коливання маятника, якщо стержень закріпити посередині? Поясніть.
Чому амплітуда коливань маятника при вимірюваннях має бути невеликою?
Що називають прискоренням вільного падіння? Як його визначають у роботі?
Як залежить прискорення вільного падіння від широти місцевості? Відповідь поясніть.
Чому дорівнюватиметься період коливань маятника, якщо його перенести з полюса на екватор?
Де більший період коливання того самого маятника -на горі, чи під горою?
Від чого залежить величина прискорення вільного падіння?
На чому базується гравіометрична розвідка корисних копалин?
Рис. 1
Список літератури
Савельев Й.В. Курс общей физики.- II., 1982. - Т.1.
Винниченко В.Є. Фізичний практикум.- К., 1954.
Лабораторна робота n 8 визначення довжини звукової хвилі і швидкості звуку у повітрі методом резонансу
Мета роботи: визначити довжину звукової хвилі і швидкості звуку у повітрі при кімнатній температурі.
Прилади та матеріали: трубка Квінке, джерело звуку - телефон, персональний комп’ютор зі звуковою картою, вимірювальна лінійка.
Теоретичні відомості
Звуковими хвилями або звуком називають пружні хвилі, які характеризуються частотою від 20 до 20000 Гц і розповсюджуються в газах. рідинах і твердих тілах. Досягнувши людського вуха, такі хвилі викликають відчуття звуку.
У твердих тілах звукові хадлі можуть бути поздовжніми і поперечними. При цьому у поперечній хвилі частинки середовища здійснюють коливання біля положення своєї рівноваги у напрямку, перпендикулярному до поширення хвилі. У поздовжній хвилі напрямок коливання частинок середовища збігається з напрямком поширення хвилі. У рідинах та газах поширюються лише поздовжні хвилі.
Вимірювання
довжини звукової хвилі
і швидкості поширення звуку в повітрі
v
у даній роботі грунтується на використанні
особливостей стоячих хвиль. Стояча
хвиля утворюється при накладанні двох
хвиль однакової амплітуди і частоти,
що поширюються у протилежних напрямках,
наприклад, падаючої і відбитої від
границі розділу середовищ. Нехай у
додатному напрямку осі ОY
поширюється плоска хвиля (назвемо її
падаючою або прямою), яка описується
рівнянням
(1)
де
- зміщення точки, яка знаходиться на
відстані у
від джерела, у момент часу t;
а
-
амплітуда коливань; Т період коливань,
довжина хвилі. Відбиту хвилю, яка
поширюється у від'ємному напрямку осі
ОУ. можна описати рівнянням
, (2)
Інтерферуючи, ці хвилі утворюють стоячу хвилю, рівняння якої таке:
, (3)
у цьому виразі величину
, (4)
можна розглядати як амплітуду стоячої хвилі. Оскільки
(5)
то
амплітуда стоячої хвилі А змінюється
в межах від 0 до 2а. Точки, для яких
амплітуда коливань максимальна, тобто
,
називаються пучностями стоячої хвилі,
а точки в нульовою амплітудою - її
вузлами.
Аналізуючи вираз (4), можна показати, що координати пучностей визначаються співвідношенням
, (6)
а координати вузлів
(7)
Із
співвідношення (6)-(7) випливає, щр відстань
між сусідніми вузлами (пучностями)
складає
.
Відстань же між сусідніми пучністю і
вузлом складає чверть довжини хвилі
.
Якщо врахувати, що довжина хвилі дорівнює відстані, на яку поширюється хвиля за час, що дорівнює періоду коливань, то можна записати:
(8)
де V
- швидкість поширення хвилі у даному
середовищі,
-частота коливань.
Щоб одержати стоячі звукові хвилі, треба заставити хвилю, що біжить відбитися від границі розділу середовищ. Слід звернути увагу на те, що на границі відбиття при цьому утворюється чи вузол, чи пучність. Це залежить від співвідношення густин середовищ, на границі розділу яких відбувається відбиття. У курсі фізики показано, що вузол на границі розділу виникає, якщо середовище, від якого хвиля відбивається, має більшу густину, ніж те, в якому хвиля поширюється. У протилежному випадку на границі розділу виникає пучність.