Tilraunaefni: Melde tilraun
Tilraunamarkmið: Að kanna sambandið milli spennu reipis, bylgjulengdar og bylgjuhraða.
Verkfæri og efni: Tímamælir, reipi, talía, 50 gramma lóð, aflgjafi, vog, reglustiku.
Grunnkenning:
Hraði bylgjuútbreiðslu er táknaður með jöfnunni:
v = λ f
Upplýsingar:
v = bylgjuútbreiðsluhraði
λ = bylgjulengd
f = tíðni
Bylgjur sem berast á strengjum eða reipum eru þversbylgjur . Hraði þversbylgna á streng er hægt að reikna út með formúlunni:
Upplýsingar:
v = bylgjuhraði á reipinu (metrar/sekúnda)
F = T = togkraftur reipisins (Newton)
μ = massi á lengdareiningu reipis (kílógramm/metra)
Tilraunaskref:
1. Mælið massa reipisins með kvarða
Massi reipis = ……….gramm = ……….kg
2. Mældu lengd reipisins með reglustiku.
Lengd reipis (l) =…….cm = ……….m
3. Reiknaðu massaþéttleika reipisins
μ = m / l = ……….kg/m
Sláðu inn í gagnatöfluna dálkinn fyrir strengþéttleika, fyrstu röðina.
4. Setjið saman tilraunabúnaðinn eins og sýnt er á myndinni. Annar endi reipisins er tengdur við 50 gramma byrði.
5. Mældu lengd reipisins frá öðrum bundnum enda til hins bundna enda.
Lengd reipis (l) = ……….cm = ……….m
6. Kveiktu á tímamælinum þar til standandi bylgja myndast á strengnum. Teldu fjölda mótbylgna. Fjöldi mótbylgna = …………
Segjum sem svo að það séu n magar, þá er fjarlægðin milli eins maga = lengd reipisins (l) / n = x
Fjarlægð 1 kviðarhols (x) = 1/2 bylgjulengd (1/2 λ)
1 bylgjulengd (λ) = 2 x =……….. m
Sláðu inn í gagnatöfluna, bylgjulengdardálkinn, fyrstu röðina.
7. Bylgjutíðni = titringstíðni tímamælis = PLN tíðni = 50 Hertz
8. Reiknaðu útbreiðsluhraða bylgjunnar
v = f λ =………..m/s
Sláðu inn í gagnatöfluna dálkinn „bylgjuhraða“, fyrstu röðina.
9. Endurtakið skref 4 og notið 100 gramma lóð.
Sláðu inn gögnin í töfluna, aðra röð.
10. Endurtakið skref 4 og notið 150 gramma lóð.
Sláðu inn gögnin í töfluna, þriðju röðina.
Gögn:
Þyngd (m) = 50 grömm = (50/1000) kg = (5/100) kg = 0,05 kg
Þyngdarhröðun (g) = 10 m/ s²
Þyngd álags (w) = mg = (0,05 kg)(10 m/s² ) = 0,5 kg m/s² = 0,5 N
Þyngd byrðarinnar (w) = togkraftur í reipinu (F)
|
Nr |
Reipspennukraftur (F) |
Tíðni (f) |
Bylgjulengd ( λ) |
Massaþéttleiki reipisins ( μ) |
Bylgjuútbreiðsluhraði (v = fλ ) |
|
1 |
0,5 N |
50 Hz |
|||
|
2 |
1,0 N |
50 Hz |
|||
|
3 |
1,5 N |
50 Hz |
Gagnagreining:
– Hvert er sambandið milli spennu í reipinu og bylgjulengdarinnar?
– Hvert er sambandið milli spennu í reipinu og hraða bylgjuútbreiðslunnar?
– Hvert er sambandið milli bylgjulengdar og bylgjuhraða?
Niðurstaða:
Segðu frá niðurstöðu þinni.
