2 Описание установки

Схема установки для выполнения работы приведена на рис. 2.3. Стержень из исследуемого материала (металла и мрамора) в вертикальном положении закрепляется в центре с помощью зажимного приспособления. Возбуждение торца осуществляется с помощью электромагнитного преобразователя 1. Если приблизить преобразователь к торцу стержня, оставив небольшой зазор между электромагнитами преобразователя и стержнем, и подать на катушки преобразователя переменное напряжение со звукового генератора, то на торец стержня будет действовать периодическая растягивающая и сжимающая сила с частотой, равной частоте генератора, возбуждающая в стержне плоские продольные волны. У нижнего торца стержня помещается такой же преобразователь (приемник) 2. Зазор между преобразователями и торцом стержня должен быть по возможности минимальным. При этом соприкосновение преобразователей с торцами стержня не допускается. Если стержень изготовлен из немагнитного материала, то для возбуждения и приема колебаний к его торцам приклеиваются пластинки из магнитного материала. Электрическое напряжение, снимаемое с электромагнитного приемника и пропорциональное амплитуде смещения торца стержня, поступает на вход осциллографа и одновременно на вход частотомера.

Плавно изменяя частоту выходного напряжения звукового генератора, можно добиться возникновения в стержне основного резонанса, о наступлении которого судят по резкому увеличению амплитуды колебаний на экране осциллографа и по характерному звучанию стержня. Увеличивая в определенное число раз частоту, можно получить последующие резонансы стержня.

3.Порядок выполнения работ

1.Подготовить к работе приборы. Добиться появления на экране осциллографа устойчивой картины колебаний стержня.

2.Измерив длину исследуемого стержня из металла и зная табличные значения плотности и модуля Юнга стержня, рассчитать ориентировочное значение основной резонансной частоты (n=1) по формуле (2.4.)

3.Подав напряжение на возбудитель и плавно изменяя частоту выходного напряжения звукового генератора в районе рассчитанного значения f, добиться наступления резонанса. Манипулируя ручкой генератора «Расстройка», достичь максимальной амплитуды колебаний стержня. Значение резонансной частоты снять с частотомера.

4.Аналогичным образом получить последующие резонансы стержня. Измеренные значения f_n занести в таблицу 2.1. Весь цикл измерений повторить трижды.

5.Измерить ширину резонансной кривой. Добиться наступления резонанса в стержне из мрамора. Замерить амплитуду на резонансе . Изменяя частоту в сторону увеличения или уменьшения, установить амплитуду и замерить частоты и , на которых выполняется это соотношение.

4. Оформление и содержание отчета

1.Начертить схему установки и кратко изложить порядок выполнения работы.

2. Рассчитать среднее значение резонансной частоты для каждой гармоники .

3.По формуле (2.4) рассчитать E для каждой гармоники и получить его среднее значение для данного материала ( принять равной 8,910³кг/м³)

4. По формуле (2.5) рассчитать модуль сдвига, принимая и  = 0,35.

5. По формулам (2.6, 2.7, 2.8, 2.9) рассчитать величины, характеризующие потери.

6. Полученные результаты занести в таблицу и сравнить со справочными данными.

Таблица 2.1.

№ п/п

Материал

, кг/м3

l,м

fPn, Гц

fPncp, Гц

C, м/с

Е,Н/м2



G, Н/м2

d

, 1/с



Q

Расчетный

Табличный