Tema eksperimenta: Meldejev eksperiment
Eksperimentalni cilj: Raziskati razmerje med napetostjo vrvi, valovno dolžino in hitrostjo širjenja valov.
Orodja in materiali: merilnik časa, vrv, škripec, utež 50 gramov, napajalnik, tehtnica, ravnilo.
Osnovna teorija:
Hitrost širjenja valov je izražena z enačbo:
v = λf
Informacije:
v = hitrost širjenja valov
λ = valovna dolžina
f = frekvenca
Valovi, ki se širijo po strunah ali vrveh, so prečni valovi . Hitrost prečnih valov na struni lahko izračunamo po formuli:
Informacije:
v = hitrost valovanja na vrvi (metri/sekunda)
F = T = sila napetosti vrvi (Newton)
μ = masa na enoto dolžine vrvi (kilogram/meter)
Eksperimentalni koraki:
1. Izmerite maso vrvi s tehtnico
Masa vrvi = ……….gram = ……….kg
2. Z ravnilom izmerite dolžino vrvi.
Dolžina vrvi (l) =……….cm = ……….m
3. Izračunajte masno gostoto vrvi
μ = m / l = ……….kg/m
Vnesite v podatkovno tabelo, stolpec z gostoto nizov, prvo vrstico.
4. Sestavite eksperimentalno opremo, kot je prikazano na sliki. En konec vrvi je priključen na 50-gramsko breme.
5. Izmerite dolžino vrvi od enega privezanega konca do drugega privezanega konca.
Dolžina vrvi (l) = ……….cm = ……….m
6. Vklopite časovnik, dokler se na vrvici ne oblikuje stoječi val. Preštejte število antivalov. Število antivalov = …………
Recimo, da je n želodcev, potem je razdalja med enim želodcem = dolžina vrvi (l) / n = x
Razdalja 1 trebuh (x) = 1/2 valovne dolžine (1/2 λ)
1 valovna dolžina (λ) = 2 x =……….. m
Vnesite v podatkovno tabelo, stolpec z valovno dolžino, prvo vrstico.
7. Frekvenca valovanja = frekvenca vibracij časovnika = frekvenca PLN = 50 hercev
8. Izračunajte hitrost širjenja valov
v = f λ =………..m/s
V podatkovno tabelo vnesite, stolpec s hitrostjo valov, prvo vrstico.
9. Ponovite 4. korak z utežjo 100 gramov.
Vnesite podatke v tabelo, drugo vrstico.
10. Ponovite 4. korak z utežjo 150 gramov.
Vnesite podatke v tabelo, tretjo vrstico.
Datum:
Masa bremena (m) = 50 gramov = (50/1000) kg = (5/100) kg = 0,05 kg
Pospešek zaradi gravitacije (g) = 10 m/ s²
Teža bremena (w) = mg = (0,05 kg)(10 m/s² ) = 0,5 kg m/s² = 0,5 N
Teža bremena (w) = natezna sila v vrvi (F)
|
Ne |
Napenjalna sila vrvi (F) |
Frekvenca (f) |
Valovna dolžina ( λ) |
Masna gostota vrvi ( μ) |
Hitrost širjenja valov (v = fλ ) |
|
1 |
0,5 N |
50 Hz |
|||
|
2 |
1,0 N |
50 Hz |
|||
|
3 |
1,5 N |
50 Hz |
Analiza podatkov:
– Kakšna je povezava med napetostjo vrvi in valovno dolžino?
– Kakšna je povezava med napetostjo vrvi in hitrostjo širjenja valov?
– Kakšna je povezava med valovno dolžino in hitrostjo valovanja?
Zaključek:
Navedite svoj sklep.
