Kísérlet témája: Melde kísérlet
Kísérleti cél: A kötélfeszültség, a hullámhossz és a hullámterjedési sebesség közötti összefüggés vizsgálata.
Eszközök és anyagok: Ticker időzítő, kötél, csiga, 50 grammos súly, tápegység, mérleg, vonalzó.
Alapelmélet:
A hullám terjedési sebességét a következő egyenlet fejezi ki:
v = λ f
Információ:
v = hullámterjedési sebesség
λ = hullámhossz
f = frekvencia
A húrokon vagy kötélen terjedő hullámok transzverzális hullámok . A transzverzális hullámok sebessége egy húron a következő képlettel számítható ki:
Információ:
v = a hullám sebessége a kötélen (méter/másodperc)
F = T = kötélfeszítő erő (Newton)
μ = a kötél hosszegységére jutó tömeg (kilogramm/méter)
Kísérleti lépések:
1. Mérje meg a kötél tömegét egy mérleg segítségével
Kötél tömege = ……….gramm = ……….kg
2. Mérd meg a kötél hosszát egy vonalzó segítségével.
Kötélhossz (l) =……….cm = ……….m
3. Számítsd ki a kötél tömegsűrűségét
μ = m / l = ……….kg/m²
Írja be az adattáblázatba, a karakterlánc-sűrűség oszlop első sorába.
4. Állítsd össze a kísérleti felszerelést a képen látható módon. A kötél egyik végét egy 50 grammos teherhez csatlakoztatod.
5. Mérd meg a kötél hosszát az egyik megkötött végétől a másik megkötött végéig.
Kötélhossz (l) = ……….cm = ……….m
6. Kapcsold be az időzítőt, amíg állóhullám nem képződik a húron. Számold meg az antihullámok számát. Az antihullámok száma = …………
Tegyük fel, hogy n gyomor van, ekkor az 1 gyomor közötti távolság = kötél hossza (l) / n = x
1. távolság has (x) = 1/2 hullámhossz (1/2 λ)
1 hullámhossz (λ) = 2 x =……….. m
Írja be az adattáblázat hullámhossz oszlopának első sorába.
7. Hullámfrekvencia = ticker időzítő rezgési frekvenciája = PLN frekvencia = 50 Hertz
8. Számítsa ki a hullám terjedési sebességét
v = fλ =………..m/s
Írja be az adattáblázatba, a hullámsebesség oszlop első sorába.
9. Ismételje meg a 4. lépést egy 100 grammos súllyal.
Írd be az adatokat a táblázat második sorába.
10. Ismételje meg a 4. lépést egy 150 grammos súllyal.
Írd be az adatokat a táblázat harmadik sorába.
Adatok:
Teher tömege (m) = 50 gramm = (50/1000) kg = (5/100) kg = 0,05 kg
Nehézségi gyorsulás (g) = 10 m/ s²
Teherbírás (w) = mg = (0,05 kg)(10 m/s² ) = 0,5 kg m/s² = 0,5 N
A teher súlya (w) = a kötél húzóereje (F)
|
Nem |
Kötélfeszítő erő (F) |
Frekvencia (f) |
Hullámhossz ( λ) |
A kötél tömegsűrűsége ( μ) |
Hullámterjedési sebesség (v = fλ ) |
|
1 |
0,5 N |
50 Hz |
|||
|
2 |
1,0 N |
50 Hz |
|||
|
3 |
1,5 N |
50 Hz |
Adatelemzés:
– Mi a kapcsolat a kötél feszültsége és a hullámhossz között?
– Mi a kapcsolat a kötél feszültsége és a hullám terjedési sebessége között?
– Mi a kapcsolat a hullámhossz és a hullámsebesség között?
Következtetés:
Fogalmazd meg a következtetésedet.
