Temat eksperymentu: Eksperyment Melde
Cel eksperymentu: Zbadanie zależności pomiędzy napięciem liny, długością fali i prędkością rozchodzenia się fali.
Narzędzia i materiały: zegar z funkcją tickera, lina, bloczek, ciężarek 50 gramów, zasilacz, waga, linijka.
Podstawowa teoria:
Prędkość rozchodzenia się fali wyraża się równaniem:
v = λ f
Keterangan:
v = prędkość propagacji fali
λ = długość fali
f = częstotliwość
Fale rozchodzące się po strunach lub linach to fale poprzeczne . Prędkość fal poprzecznych na strunie można obliczyć za pomocą wzoru:
Keterangan:
v = prędkość fali na linie (metry/sekundę)
F = T = siła naciągu liny (niutony)
μ = masa na jednostkę długości liny (kilogram/metr)
Kroki eksperymentalne:
1. Zmierz masę liny za pomocą wagi
Masa liny = ……….gram = ……….kg
2. Zmierz długość liny za pomocą linijki.
Długość liny (l) =……….cm = ……….m
3. Oblicz gęstość masy liny
μ = m / l = ……….kg/m
Wpisz w tabeli danych, w kolumnie gęstości ciągu, w pierwszym wierszu.
4. Zmontuj sprzęt doświadczalny zgodnie z rysunkiem. Jeden koniec liny podłącz do obciążenia o masie 50 gramów.
5. Zmierz długość liny od jednego zawiązanego końca do drugiego zawiązanego końca.
Długość liny (l) = ……….cm = ……….m
6. Włącz ticker, aż na sznurku utworzy się fala stojąca. Policz liczbę antyfal. Liczba antyfal = …………
Załóżmy, że jest n żołądków, wówczas odległość między 1 żołądkiem = długość liny (l) / n = x
Odległość 1 brzucha (x) = 1/2 długości fali (1/2 λ)
1 długość fali (λ) = 2 x =……….. m
Wprowadź dane w tabeli, w kolumnie długości fali, w pierwszym wierszu.
7. Częstotliwość fali = częstotliwość drgań tickera = częstotliwość PLN = 50 Hz
8. Oblicz prędkość rozchodzenia się fali
v = f λ =………..m/s
Wpisz w tabeli danych, w kolumnie „Prędkość fali”, w pierwszym wierszu.
9. Powtórz krok 4, używając ciężarka o wadze 100 gramów.
Wprowadź dane do tabeli, drugi wiersz.
10. Powtórz krok 4, używając ciężarka o wadze 150 gramów.
Wprowadź dane do tabeli, trzeci wiersz.
Dane:
Masa ładunku (m) = 50 gramów = (50/1000) kg = (5/100) kg = 0,05 kg
Przyspieszenie grawitacyjne (g) = 10 m/ s2
Masa ładunku (w) = mg = (0,05 kg)(10 m/s 2 ) = 0,5 kg m/s 2 = 0,5 N
Masa ładunku (w) = siła naciągu liny (F)
|
Nie |
Siła naciągu liny (F) |
Częstotliwość (f) |
Długość fali ( λ) |
Gęstość masy liny ( μ) |
Prędkość propagacji fali (v = f λ ) |
|
1 |
0,5 N |
50 Hz |
|||
|
2 |
1,0 N |
50 Hz |
|||
|
3 |
1,5 N |
50 Hz |
Analiza danych:
– Jaki jest związek pomiędzy naprężeniem liny a długością fali?
– Jaki jest związek pomiędzy naprężeniem liny a prędkością rozchodzenia się fali?
– Jaki jest związek pomiędzy długością fali a prędkością fali?
Wniosek :
Podaj swoje wnioski.
