หัวข้อการทดลอง: การทดลอง Melde
วัตถุประสงค์ของการทดลอง: เพื่อศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างแรงดึงของเชือก ความยาวคลื่น และความเร็วในการแพร่กระจายของคลื่น
อุปกรณ์และวัสดุ: นาฬิกาจับเวลา, เชือก, รอก, ตุ้มน้ำหนัก 50 กรัม, แหล่งจ่ายไฟ, เครื่องชั่ง, ไม้บรรทัด
ทฤษฎีพื้นฐาน :
ความเร็วในการแพร่กระจายของคลื่น แสดงโดยสมการ:
วี = λ f
ข้อสังเกต:
v = ความเร็วในการแพร่กระจายของคลื่น
λ = ความยาวคลื่น
f = ความถี่
คลื่นที่g แพร่กระจายบนเส้นเชือกหรือสาย คลื่นตามขวางความเร็วของคลื่นตามขวางบนเชือกสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร:
ข้อสังเกต:
v = ความเร็วคลื่นบนเชือก (เมตร/วินาที)
F = T = แรงดึงของเชือก (นิวตัน)
μ = มวลต่อหน่วยความยาวของเชือก (กิโลกรัม/เมตร)
ขั้นตอนการทดลอง:
1. วัดมวลของเชือกโดยใช้เครื่องชั่ง
มวลของเชือก =………กรัม = ………กิโลกรัม
2. วัดความยาวของเชือกโดยใช้ไม้บรรทัด
ความยาวเชือก (ล) =……….ซม. = ……….ม.
3. คำนวณความหนาแน่นมวลของเชือก
μ = m / l =…………กก./ตร.ม.
ป้อนข้อมูลลงในตารางข้อมูล ในคอลัมน์ความหนาแน่นของสตริง แถวแรก
4. ประกอบอุปกรณ์ทดลองตามที่แสดงในภาพ ปลายด้านหนึ่งของเชือกต่อกับน้ำหนัก 50 กรัม
5. วัดความยาวของเชือกจากปลายด้านหนึ่งที่ผูกไว้ไปยังปลายอีกด้านหนึ่งที่ผูกไว้
ความยาวของเชือก (ล) =……….ซม. = ……….ม.
6. เปิดเครื่องจับเวลาจนกว่าจะเกิดคลื่นนิ่งบนสาย นับจำนวนคลื่นต้าน จำนวนคลื่นต้าน = …………
สมมติว่ามีกระเพาะ n กระเพาะ ระยะห่างระหว่างกระเพาะแต่ละกระเพาะจะเท่ากับความยาวของเชือก (l) / n = x
ระยะห่างของช่องท้อง 1 ข้าง (x) = 1/2 ความยาวคลื่น (1/2 λ)
1. ความยาวคลื่น (λ) = 2 x =………..m
ป้อนข้อมูลลงในตารางข้อมูล ในคอลัมน์ความยาวคลื่น แถวแรก
7. ความถี่คลื่น = ความถี่การสั่นของตัวจับเวลา = ความถี่ PLN = 50 เฮิรตซ์
8. คำนวณความเร็วในการแพร่กระจายของคลื่น
วี = เอฟ λ =………..ม./วินาที
ป้อนข้อมูลลงในตารางข้อมูล ในคอลัมน์ความเร็วคลื่น แถวแรก
9. ทำซ้ำขั้นตอนที่ 4 โดยใช้ตุ้มน้ำหนัก 100 กรัม
กรอกข้อมูลลงในตาราง แถวที่สอง
10. ทำซ้ำขั้นตอนที่ 4 โดยใช้ตุ้มน้ำหนัก 150 กรัม
กรอกข้อมูลลงในตาราง แถวที่สาม
ข้อมูล :
มวลของสิ่งของ (เมตร) = 50 กรัม = (50/1000) กิโลกรัม = (5/100) กิโลกรัม = 0,05 กิโลกรัม
ความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วง (g) = 10 m/s²2
น้ำหนักบรรทุก (w) = mg = (0,05 kg)(10 m/s)2) = 0,5 กก. ม./วินาที2 = 0,5 น
น้ำหนักของสิ่งของ (w) = แรงดึงในเชือก (F)
|
ไม่ |
แรงดึงเชือก (F) |
ความถี่ (f) |
ความยาวคลื่น (λ) |
ความหนาแน่นมวลของสาย (μ) |
ความเร็วในการแพร่กระจายของคลื่น (v = f) λ) |
|
1 |
ยังไม่มีข้อความที่ 0,5 |
เฮิร์ตซ์ 50 |
|||
|
2 |
ยังไม่มีข้อความที่ 1,0 |
เฮิร์ตซ์ 50 |
|||
|
3 |
ยังไม่มีข้อความที่ 1,5 |
เฮิร์ตซ์ 50 |
การวิเคราะห์ข้อมูล :
– ความสัมพันธ์ระหว่างแรงตึงในเชือกกับความยาวคลื่นคืออะไร?
– ความสัมพันธ์ระหว่างแรงตึงในเชือกกับความเร็วในการแพร่กระจายของคลื่นคืออะไร?
– ความสัมพันธ์ระหว่างความยาวคลื่นและความเร็วคลื่นคืออะไร?
บทสรุป :
ระบุข้อสรุปของคุณ
