Chủ đề thí nghiệm: Thí nghiệm Melde
Mục tiêu thí nghiệm: Nghiên cứu mối quan hệ giữa lực căng dây, bước sóng và tốc độ truyền sóng.
Dụng cụ và vật liệu: Đồng hồ bấm giờ, dây thừng, ròng rọc, quả cân 50 gram, nguồn điện, cân, thước kẻ.
Lý thuyết cơ bản:
Tốc độ lan truyền sóng được biểu thị bằng phương trình:
v= λ f
Thông tin :
v = tốc độ truyền sóng
λ = bước sóng
f = tần số
Những con sóngg lan truyền trên một sợi dây hoặc dây thừng là sóng ngangTốc độ của sóng ngang trên dây có thể được tính bằng công thức:
Thông tin :
v = tốc độ sóng trên dây (mét/giây)
F = T = lực căng dây (Newton)
μ = khối lượng trên mỗi đơn vị chiều dài của dây (kilogram/mét)
Các bước thí nghiệm:
1. Dùng cân để đo khối lượng của sợi dây.
Khối lượng của sợi dây =……… gam = ……… kg
2. Dùng thước kẻ để đo chiều dài sợi dây.
Chiều dài dây (l) =……….cm = ……….m
3. Tính khối lượng riêng của sợi dây
μ = m / l =……….kg/m
Nhập dữ liệu vào bảng, cột mật độ chuỗi, hàng đầu tiên.
4. Lắp ráp thiết bị thí nghiệm như hình vẽ. Một đầu dây được nối với vật nặng 50 gram.
5. Đo chiều dài của sợi dây từ đầu buộc này đến đầu buộc kia.
Chiều dài dây (l) =………cm = ………m
6. Bật đồng hồ bấm giờ cho đến khi xuất hiện sóng dừng trên dây. Đếm số lượng sóng ngược. Số lượng sóng ngược = …………
Giả sử có n dạ dày, thì khoảng cách giữa 1 dạ dày = chiều dài dây (l) / n = x
Khoảng cách của 1 bụng (x) = 1/2 bước sóng (1/2 λ)
1 bước sóng (λ) = 2 x =………..m
Nhập dữ liệu vào bảng, cột bước sóng, hàng đầu tiên.
7. Tần số sóng = tần số rung của bộ đếm thời gian = tần số PLN = 50 Hertz
8. Tính tốc độ truyền sóng.
v = f λ =………..m/s
Nhập dữ liệu vào bảng, cột tốc độ sóng, hàng đầu tiên.
9. Lặp lại bước 4, sử dụng quả cân 100 gram.
Nhập dữ liệu vào bảng, hàng thứ hai.
10. Lặp lại bước 4, sử dụng quả cân 150 gram.
Nhập dữ liệu vào bảng, hàng thứ ba.
Dữ liệu :
Khối lượng vật (m) = 50 gam = (50/1000) kg = (5/100) kg = 0,05 kg
Gia tốc trọng trường (g) = 10 m/s2
Trọng lượng tải (w) = mg = (0,05 kg)(10 m/s2) = 0,5 kg m/s2 = 0,5 N
Trọng lượng của vật tải (w) = lực căng trong dây (F)
|
Không |
Lực căng dây (F) |
Tần số (f) |
Bước sóng (λ) |
Mật độ khối lượng của sợi dây (μ) |
Tốc độ lan truyền sóng (v = f) λ) |
|
1 |
0,5 N |
50 Hz |
|||
|
2 |
1,0 N |
50 Hz |
|||
|
3 |
1,5 N |
50 Hz |
Phân tích dữ liệu:
– Mối quan hệ giữa lực căng dây và bước sóng là gì?
– Mối quan hệ giữa lực căng dây và tốc độ truyền sóng là gì?
– Bước sóng và tốc độ sóng có mối quan hệ như thế nào?
Kế hoạch :
Hãy nêu kết luận của bạn.
