Kokeen aihe: Melde-koe
Kokeellisen tavoitteen: Tutkia köyden kireyden, aallonpituuden ja aallon etenemisnopeuden välistä suhdetta.
Työkalut ja materiaalit: Tikkeri, köysi, talja, 50 gramman paino, virtalähde, vaaka, viivain.
Perusteoria:
Aallon etenemisnopeus ilmaistaan yhtälöllä:
v = λ f
Tietoja:
v = aallon etenemisnopeus
λ = aallonpituus
f = taajuus
Langoissa tai köysissä etenevät aallot ovat poikittaisia aaltoja . Poikittaisten aaltojen nopeus langassa voidaan laskea kaavalla:
Tietoja:
v = aallon nopeus köydellä (metriä/sekunti)
F = T = köyden kiristysvoima (Newton)
μ = köyden massa pituusyksikköä kohti (kilogrammaa/metri)
Kokeelliset vaiheet:
1. Mittaa köyden massa vaa'alla
Köyden massa = ……….gramma = ……….kg
2. Mittaa köyden pituus viivaimella.
Köyden pituus (l) =……….cm = ……….m
3. Laske köyden massatiheys
μ = m / l = ……….kg/m²
Syötä datataulukon merkkijonon tiheyssarakkeen ensimmäiselle riville.
4. Kokoa koelaitteet kuvan mukaisesti. Köyden toinen pää on kiinnitetty 50 gramman kuormaan.
5. Mittaa köyden pituus toisesta sidotusta päästä toiseen sidottuun päähän.
Köyden pituus (l) = ……….cm = ……….m
6. Käynnistä tikkeriajastin, kunnes kieleen muodostuu seisova aalto. Laske vasta-aaltojen lukumäärä. Vasta-aaltojen lukumäärä = …………
Oletetaan, että mahalaukkuja on n, jolloin yhden mahalaukun välinen etäisyys = köyden pituus (l) / n = x
Etäisyys 1 vatsa (x) = 1/2 aallonpituutta (1/2 λ)
1 aallonpituus (λ) = 2 x =……….. m
Syötä datataulukon aallonpituus-sarakkeen ensimmäiselle riville.
7. Aallon taajuus = tikkeriajastimen värähtelytaajuus = PLN-taajuus = 50 hertsiä
8. Laske aallon etenemisnopeus
v = fλ =………..m/s
Syötä datataulukon aallonnopeus-sarakkeen ensimmäiselle riville.
9. Toista vaihe 4 käyttäen 100 gramman painoa.
Syötä tiedot taulukon toiselle riville.
10. Toista vaihe 4 käyttäen 150 gramman painoa.
Syötä tiedot taulukon kolmannelle riville.
Tiedot:
Kuorman massa (m) = 50 grammaa = (50/1000) kg = (5/100) kg = 0,05 kg
Painovoiman kiihtyvyys (g) = 10 m/ s²
Kuorman paino (w) = mg = (0,05 kg)(10 m/s² ) = 0,5 kg m/s² = 0,5 N
Kuorman paino (w) = köyden vetovoima (F)
|
Ei |
Köyden kiristysvoima (F) |
Taajuus (f) |
Aallonpituus ( λ) |
Köyden massatiheys ( μ) |
Aallon etenemisnopeus (v = fλ ) |
|
1 |
0,5 N |
50 Hz |
|||
|
2 |
1,0 N |
50 Hz |
|||
|
3 |
1,5 N |
50 Hz |
Data-analyysi:
– Mikä on köyden kireyden ja aallonpituuden välinen suhde?
– Mikä on köyden kireyden ja aallon etenemisnopeuden välinen suhde?
– Mikä on aallonpituuden ja aallonnopeuden välinen suhde?
Johtopäätös:
Kerro johtopäätöksesi.
