弦线上的驻波
更新时间:2023-10-07 06:39:01 阅读量: 综合文库 文档下载
实验四 弦线上的驻波
【实验目的】
1.了解弦线上驻波的形成,观察弦线上的驻波现象。
2.研究弦线振动时的振动频率与振幅变化对形成驻波的影响,研究波长与张力的关系; 3.在弦线张力不变时,研究弦线振动时驻波波长与振动频率的关系。 4.改变弦线张力后,研究弦线振动时驻波波长与振动频率的关系。
【实验仪器】
PD-SWE-II弦线上驻波实验仪。包括可调频率的数显机械振动源、滑轮、砝码盘、米尺、弦线、砝码等。见图1
1234567981011 图1 仪器结构图
1.可调频率数显机械振动源 2.振簧片 3.弦线 4.可动刀口支架 5.可动滑轮支架 6.标尺 7.固定滑轮 8.砝码与砝码盘 9.变压器 10.实验平台 11.实验桌
【实验原理】
在一根拉紧的弦线上,沿弦线传播的横波应满足方程:
?2yT?2y (1) ?22?t??x式中T为张力,ρ为线密度,x为弦上质元在波传播方向(与弦线平行)的位置坐标,y为
2?2y2?y其振动位移。将(1)式与典型的波动方程 2?u ?t?x2相比较,即可得到波速为: u?T? (2)
若波源的振动频率为ν,横波波长为?,由于u???,故波长与张力及线密度之间的关
系为:
??1T?? (3) 1
为了用实验证明公式(3)成立,将该式两边取对数,得:
log??11logT?log??log? (4) 22若固定频率ν及线密度?,而改变张力T,并测出各相应波长?,作log?~ logT图,
11若得一直线,计算其斜率值,如果为,则证明了?∝T2的关系成立。同理,固定线密
2度ρ及张力T,改变振动频率ν,测出各相应波长?,作log?~ logν图,如得到斜率为
-1
-1的直线则验证了?∝ ν。
弦线上的波长可利用驻波原理测量。当两个振幅和频率相同的相干波在同一直线上相向传播时,其叠加而成的稳定的波形称为驻波。驻波振幅分布的特点是波腹和波节相间、等距排列,相邻波节(波腹)间距为半个波长。若(n+1)个波节之间的距离为L,则有:
L?n?2 (5)
【实验内容】 1.必做内容
(1)验证横波的波长与弦线中的张力的关系
固定一个波源振动的频率,在砝码盘上添加不同质量的砝码,以改变弦上的张力。每改
5的位置,变一次张力(即增加一次砝码),均要左右移动可动滑轮○使弦线出现振幅较大而稳
6测量L值,即可根据式(5)算出波长?。 定的驻波。用实验平台⑩上的标尺○
(2)验证横波的波长与波源振动频率的关系
在砝码盘上放上一定质量的砝码,以固定弦线上所受的张力,改变波源振动的频率,用驻波法测量各相应的波长。 2.选做内容
验证横波的波长与弦线密度的关系
在砝码盘上放固定质量的砝码,以固定弦线上所受的张力,固定波源振动频率,通过改变弦丝的粗细来改变弦线的线密度,用驻波法测量相应的波长,作log?~log?图,求其斜率。得出弦线上波传播规律与线密度的关系。 【数据处理】
1. 根据测得数据,作log?~logT曲线,利用作图法求其斜率。 2. 根据测得数据,作log?~logν曲线,利用最小二乘法求其斜率。 【预习思考题】
1.调节振动源上的振动频率和振幅大小后对弦线振动会产生什么影响?
2.为什么改变弦线张力后,需要左、右移动可动滑轮的位置方能使弦线出现稳定的驻波?
【分析讨论题】
1.如何判断弦线上驻波的振动平面?
2.求波长时为何要测几个半波长的总长度? 【注意事项】
1.实验中,要准确求得驻波的波长,必须在弦线上调出振幅较大且稳定的驻波。在固定频率和张力的条件下,可沿弦线方向左、右移动可动滑轮⑤的位置,找出“近似驻波状态”,然后细细移动可动滑轮位置,逐步逼近,最终使弦线出现振幅较大且稳定的驻波。
2
2.调节振动频率,当振簧片达到某一频率(或其整数倍频率)时,会引起整个振动源(包括弦线)的机械共振,从而引起振动不稳定。实验中应注意避开共振频率。 附录:仪器的使用
1.实验时,将变压器(黑色壳)输入插头与220V交流电源接通,输出端(五芯航空线)
1(振动源面板如图3所示)与主机上的航空座相连接。打开数显振动源面板上的电源开关○。5显示振动源振动频率×××.××Hz。根据需要按频率调节○2中▲(增加频面板上数码管○
4,使振动源率)或▼(减小频率)键,改变振动源的振动频率,调节面板上幅度调节旋钮○
3复位,数码管显示全部清零。 有振动输出;当不需要振动源振动时,可按面板上复位键○
5 FD-SWE-II 弦线上驻波实验仪 HZ O电 源 频率调节 复位 幅度调节 上海复旦天欣科教仪器有限公司 1 2
图3 振动源面板图
3 4
1、电源开关 2、频率调节 3、复位键 4、幅度调节 5、频率指示
2.在某些频率,由于振动簧片共振使振幅过大,此时应逆时针旋转面板上的旋钮以减小
4到输出最大。 振幅,便于实验进行。不在共振频率点工作时,可调节面板上幅度旋钮○
3.固定振动源的频率,在砝码盘上添加不同质量的砝码,以改变弦线上的张力。每改变
一次张力,均要调节可动滑轮的位置,使平台上的弦线出现振幅较大且稳定的驻波。此时,记录振动频率、砝码质量、产生整数倍半波长的弦线长度及半波波数。
4.同样方法,可固定砝码盘上的砝码质量,改变振动源频率,进行类似的实验。
3
正在阅读:
弦线上的驻波10-07
2011年证券从业资格考试《证券发行和承销》考前突击冲刺知识点精05-24
小学生一年级美丽的秋天作文300字06-14
2009基础化学期末试题(1)04-01
中国甲基丙烯酸甲酯市场发展现状与投资价值评估报告(2013-2017)05-05
苏教版五年级语文下册看拼音写词语12-19
流动儿童归属感的缺失与重构05-26
伤感音乐伴奏02-14
电源模块常见故障处理方法12-29
15春福师《组织行为学》在线作业二05-30
- 多层物业服务方案
- (审判实务)习惯法与少数民族地区民间纠纷解决问题(孙 潋)
- 人教版新课标六年级下册语文全册教案
- 词语打卡
- photoshop实习报告
- 钢结构设计原理综合测试2
- 2014年期末练习题
- 高中数学中的逆向思维解题方法探讨
- 名师原创 全国通用2014-2015学年高二寒假作业 政治(一)Word版
- 北航《建筑结构检测鉴定与加固》在线作业三
- XX县卫生监督所工程建设项目可行性研究报告
- 小学四年级观察作文经典评语
- 浅谈110KV变电站电气一次设计-程泉焱(1)
- 安全员考试题库
- 国家电网公司变电运维管理规定(试行)
- 义务教育课程标准稿征求意见提纲
- 教学秘书面试技巧
- 钢结构工程施工组织设计
- 水利工程概论论文
- 09届九年级数学第四次模拟试卷
- 驻波
- 实验一 二氧化碳临界状态观测及P-v-t 关系 - 图文
- C++课程设计报告(学生学籍管理系统)
- 2012注会审计模考班(一) - 图文
- Java2实用教程(第三版)课后题答案1-9章(修正版)
- 2017-2022年中国硬盘市场未来发展趋势研究报告(目录) - 图文
- SIS系统基础知识手册 - 图文
- 2019人教版高中数学必修四导学案:2.3.1平面向量的基本定理
- 轮机工程毕业论文--分油机工作原理及故障排除
- 计算机专业毕业论文人才招聘系统的实现 - 图文
- 物业管理常用法律法规解读
- 简易招投标文件范本
- 民族理论与民族政策论文
- 《内科护理学》习题集点击下载文档
- 《小学生文明礼仪教育研究》结题报告
- 2014年最全初中数学导学案 - 12.3.2等边三角形(2)
- 2011考研政治模拟试卷(蒋中挺版)
- 晨诵《笠翁对韵》教学设计
- 城市地理学期末考试资料
- 超临界流体萃取技术在石油化工中的应用研究进展
- 隧道衬砌空洞及脱空处理方案