Téma experimentu: Meldeov experiment
Experimentálny cieľ: Preskúmať vzťah medzi napätím lana, vlnovou dĺžkou a rýchlosťou šírenia vĺn.
Náradie a materiál: Časomiera, lano, kladka, 50-gramové závažie, zdroj energie, váhy, pravítko.
Základná teória:
Rýchlosť šírenia vĺn vyjadrené rovnicou:
v= λ f
Informácie:
v = rýchlosť šírenia vlny
λ = vlnová dĺžka
f = frekvencia
Vlnyg sa šíri na šnúre alebo lane priečne vlnyRýchlosť priečnych vĺn na lane možno vypočítať pomocou vzorca:
Informácie:
v = rýchlosť vlny na lane (metre/sekundu)
F = T = sila napätia lana (Newton)
μ = hmotnosť na jednotku dĺžky lana (kilogram/meter)
Experimentálne kroky:
1. Zmerajte hmotnosť lana pomocou váhy
Hmotnosť lana =……….gram = ……….kg
2. Zmerajte dĺžku lana pomocou pravítka.
Dĺžka lana (l) =……….cm = ……….m
3. Vypočítajte hustotu hmotnosti lana
μ = m / l =……….kg/m
Zadajte do tabuľky údajov, stĺpec hustoty reťazcov, prvý riadok.
4. Zostavte experimentálne zariadenie podľa obrázku. Jeden koniec lana je pripojený k záťaži s hmotnosťou 50 gramov.
5. Zmerajte dĺžku lana od jedného zviazaného konca k druhému zviazanému koncu.
Dĺžka lana (l) =……….cm = ……….m
6. Zapnite časovač, kým sa na šnúrke nevytvorí stojatá vlna. Spočítajte počet protivĺn. Počet protivĺn = …………
Predpokladajme, že existuje n žalúdkov, potom vzdialenosť medzi 1 žalúdkom = dĺžka lana (l) / n = x
Vzdialenosť 1 brucha (x) = 1/2 vlnovej dĺžky (1/2 λ)
1 vlnová dĺžka (λ) = 2 x =………..m
Zadajte do tabuľky s údajmi, stĺpec s vlnovou dĺžkou, prvý riadok.
7. Frekvencia vĺn = frekvencia vibrácií časovača = frekvencia PLN = 50 hertzov
8. Vypočítajte rýchlosť šírenia vlny
v = f λ =………..m/s
Zadajte do tabuľky údajov, stĺpec rýchlosť vĺn, prvý riadok.
9. Zopakujte krok 4 s použitím závažia s hmotnosťou 100 gramov.
Zadajte údaje do tabuľky, druhý riadok.
10. Zopakujte krok 4 s použitím závažia s hmotnosťou 150 gramov.
Zadajte údaje do tabuľky, tretí riadok.
Údaje:
Hmotnosť nákladu (m) = 50 gramov = (50/1000) kg = (5/100) kg = 0,05 kg
Zrýchlenie v dôsledku gravitácie (g) = 10 m/s2
Hmotnosť nákladu (w) = mg = (0,05 kg)(10 m/s2) = 0,5 kg m/s2 = 0,5 XNUMX N
Hmotnosť bremena (w) = napínacia sila v lane (F)
|
Nie |
Napínacia sila lana (F) |
Frekvencia (f) |
Vlnová dĺžka (λ) |
Hustota hmoty struny (μ) |
Rýchlosť šírenia vĺn (v = f) λ) |
|
1 |
0,5 N |
50 Hz |
|||
|
2 |
1,0 N |
50 Hz |
|||
|
3 |
1,5 N |
50 Hz |
Analýza údajov:
– Aký je vzťah medzi napätím v lane a vlnovou dĺžkou?
– Aký je vzťah medzi napätím v lane a rýchlosťou šírenia vĺn?
– Aký je vzťah medzi vlnovou dĺžkou a rýchlosťou vlnenia?
Záver:
Uveďte svoj záver.
