Порядок выполнения работы Упражнение 1. Сложение колебаний одного направления

1. Собрать генератор по Рис.4 и схему согласования Рис.5. Указания по сборке и используемые элементы описаны в предыдущем разделе практикума. Генератор GFG-8216A в режиме синусоиды, диапазон 10k, включен аттенюатор -20dB. К выходу схемы согласования подключить CH2 осциллографа.

2. После проверки собранной схемы включить макет. Установить выходной сигнал генератора GFG-8216A на минимум. На экране осциллографа наблюдать колебания генератора на операционном усилителе, измерить их амплитуду и период.

3. Увеличить амплитуду выходного сигнала GFG-8216A, установить частоту вблизи 10кГц. Подобрав развертку и усиление осциллографа наблюдать на экране биения, измерить минимальную и максимальную амплитуду колебаний. Подобрав частоту GFG-8216A так, чтобы биения прекратились, записать ее значение.

4. Отключить выход ОУ DA от резистора R₃, при этом на выходе схемы согласования останется только сигнал от GFG-8216A. Измерить амплитуду этого сигнала.

5. По величине периода генератора на ОУ (п.2) найти частоту колебаний, сравнить со значением, измеренным в п.3 для минимума биений.

6. Рассчитать сумму и разность для амплитуд сигнала генератора на ОУ (п.2) и генератора ГСФ-2 (п.4). Сравнить полученные значения с минимальной и максимальной амплитудой биения.

Упражнение 2. Сложение перпендикулярных колебаний

1. Восстановить соединения в генераторе (Рис.4). Схему согласования (Рис.5) можно разобрать. Подать сигнал с выхода В генератора на вход Y (CH2) осциллографа, на вход Х (CH1) подать сигнал от GFG-8216A. Перевести осциллограф в режим X-Y.

2. Подобрав усиление каналов осциллографа, наблюдать на экране фигуры Лиссажу при разных соотношениях частот.

3. Добившись соотношения 1:1 (Рис.2) записать показания частотомера GFG-8216A. Записать частоту генератора для соотношений 1:2 (Рис.3а,б) и 2:1.

4. По измерениям п.3 вычислить частоту колебаний, создаваемых генератором на ОУ, найти погрешность. Сравнить полученное значение с полученным в п.5 упр.1.

Контрольные вопросы

1. Какие колебания называют гармоническими? Какой физический смысл имеет каждая из величин, входящих в уравнение гармонических колебаний?

2. Что наблюдается на экране осциллографа при сложении сонаправленных колебаний близкой частоты?

3. Что такое фигуры Лиссажу, при каких условиях они наблюдаются?

4. Какими способами можно измерить частоту колебаний?

Литература

1. И.В. Савельев. Курс общей физики,том 1,М.1987,§§55-57;изд.1973г.§§68-72.

2. Г.А. Зисман и О.М. Тодес. Курс общей физики, т.2, М. 1974, гл.XI, §§53.

Приложение. Обработка результатов измерений

Основные понятия

Измерение – это нахождение значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. При этом измеряемая величина X сравнивается с однородной физической величиной, принятой за единицу.

Прямыми называются измерения, в которых числовые значения величины Х получаются непосредственно в опыте, как показания измерительных приборов.

В косвенных измерениях искомая величина Y получается в результате вычислений с помощью функциональной зависимости Y = f(X), где X – результат прямых измерений.

Случайная погрешность – составляющая погрешности измерения, изменяющаяся случайным образом при повторных измерениях одной и той же величины. Случайные погрешности обусловлены несовершенством органов чувств человека, пределом точности прибора и т. д.

Систематическая погрешность – составляющая погрешности измерения, остающаяся постоянной или закономерно изменяющаяся при повторных измерениях одной и той же величины. Они возникают вследствие неисправности или неграмотного использования измерительных приборов.

Грубая погрешность измерения (или промах) – погрешность, которая существенно превышает ожидаемую при данных условиях. Промахи возникают в силу действия неконтролируемых факторов, нарушающих нормальное протекание измерительной процедуры.

Систематические погрешности исключаются оптимальным выбором приборов и методик измерений либо учитываются введением соответствующих поправок. Результаты, полученные с заведомым промахом, просто не заносятся в таблицы, а измерения повторяют.

Случайные ошибки исключить нельзя, но их можно учесть и обработать методами математической статистики.