Θέμα πειράματος: Πείραμα Melde
Πειραματικός στόχος: Να διερευνηθεί η σχέση μεταξύ της τάσης του σχοινιού, του μήκους κύματος και της ταχύτητας διάδοσης κύματος.
Εργαλεία και υλικά: Χρονόμετρο, σχοινί, τροχαλία, βάρος 50 γραμμαρίων, τροφοδοτικό, ζυγαριά, χάρακας.
Βασική θεωρία:
Η ταχύτητα διάδοσης του κύματος εκφράζεται από την εξίσωση:
v = λf
Πληροφορίες:
v = ταχύτητα διάδοσης κύματος
λ = μήκος κύματος
f = συχνότητα
Τα κύματα που διαδίδονται σε χορδές ή σχοινιά ονομάζονται εγκάρσια κύματα . Η ταχύτητα των εγκάρσιων κυμάτων σε μια χορδή μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο:
Πληροφορίες:
v = ταχύτητα κύματος στο σχοινί (μέτρα/δευτερόλεπτο)
F = T = δύναμη εφελκυσμού σχοινιού (Newton)
μ = μάζα ανά μονάδα μήκους σχοινιού (κιλό/μέτρο)
Πειραματικά βήματα:
1. Μετρήστε τη μάζα του σχοινιού χρησιμοποιώντας μια ζυγαριά
Μάζα σχοινιού = ……….γραμμάριο = ……….kg
2. Μετρήστε το μήκος του σχοινιού χρησιμοποιώντας ένα χάρακα.
Μήκος σχοινιού (l) =……….cm = ……….m
3. Υπολογίστε την πυκνότητα μάζας του σχοινιού
μ = m / l = ……….kg/m
Εισαγάγετε στον πίνακα δεδομένων, στήλη πυκνότητας συμβολοσειράς, πρώτη γραμμή.
4. Συναρμολογήστε τον πειραματικό εξοπλισμό όπως φαίνεται στην εικόνα. Το ένα άκρο του σχοινιού συνδέεται με ένα φορτίο 50 γραμμαρίων.
5. Μετρήστε το μήκος του σχοινιού από το ένα δεμένο άκρο μέχρι το άλλο δεμένο άκρο.
Μήκος σχοινιού (l) = ……….cm = ……….m
6. Ενεργοποιήστε το χρονόμετρο ticker μέχρι να σχηματιστεί ένα στάσιμο κύμα στη χορδή. Μετρήστε τον αριθμό των αντικυμάτων. Αριθμός αντικυμάτων = …………
Ας υποθέσουμε ότι υπάρχουν n στομάχια, τότε η απόσταση μεταξύ 1 στομάχου = μήκος σχοινιού (l) / n = x
Απόσταση 1 κοιλιά (x) = 1/2 μήκος κύματος (1/2 λ)
1 μήκος κύματος (λ) = 2 x =……….. m
Εισαγάγετε στον πίνακα δεδομένων, στήλη μήκους κύματος, πρώτη γραμμή.
7. Συχνότητα κύματος = συχνότητα δόνησης χρονομέτρου ticker = συχνότητα PLN = 50 Hertz
8. Υπολογίστε την ταχύτητα διάδοσης του κύματος
v = f λ =………..m/s
Εισαγάγετε στον πίνακα δεδομένων, στήλη ταχύτητας κύματος, πρώτη γραμμή.
9. Επαναλάβετε το βήμα 4, χρησιμοποιώντας ένα βάρος 100 γραμμαρίων.
Εισαγάγετε τα δεδομένα στον πίνακα, δεύτερη γραμμή.
10. Επαναλάβετε το βήμα 4, χρησιμοποιώντας ένα βάρος 150 γραμμαρίων.
Εισαγάγετε τα δεδομένα στον πίνακα, τρίτη γραμμή.
Ημερομηνία:
Μάζα φορτίου (m) = 50 γραμμάρια = (50/1000) kg = (5/100) kg = 0,05 kg
Επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (g) = 10 m/ s²
Βάρος φορτίου (w) = mg = (0,05 kg)(10 m/s² ) = 0,5 kg m/s² = 0,5 N
Βάρος του φορτίου (w) = δύναμη εφελκυσμού στο σχοινί (F)
|
Οχι |
Δύναμη τάσης σχοινιού (F) |
Συχνότητα (f) |
Μήκος κύματος ( λ) |
Πυκνότητα μάζας του σχοινιού ( μ) |
Ταχύτητα διάδοσης κύματος (v = f λ ) |
|
1 |
0,5 Ν |
50 Hz |
|||
|
2 |
1,0 Ν |
50 Hz |
|||
|
3 |
1,5 Ν |
50 Hz |
Ανάλυση δεδομένων:
– Ποια είναι η σχέση μεταξύ της τάσης στο σχοινί και του μήκους κύματος;
– Ποια είναι η σχέση μεταξύ της τάσης στο σχοινί και της ταχύτητας διάδοσης του κύματος;
– Ποια είναι η σχέση μεταξύ μήκους κύματος και ταχύτητας κύματος;
Συμπέρασμα:
Διατυπώστε το συμπέρασμά σας.
