Порядок измерений.
Перед началом измерений составляют таблицу 1.
В полость модуля «Поверхностные волны» заливается слабый электролит – водопроводная вода. Вода заливается до уровня ватерлинии на боковой стенке полости, так чтобы электрод был погружен в жидкость на 1-3 мм.
С выхода генератора низкой частоты (П01) через кабель К01 на модуль М05 подается питание электрода и сигнал на динамик для возбуждения поверхностных волн (см. схему на рис.2). Амплитуду сигнала, подаваемого на динамик, следует задавать по возможности малой.
Через кабель К05 сигнал с динамика подается на вход «Х» осциллографа, а сигнал со щупа - на вход «Y». Начальное положение щупа может выбираться произвольно, но на расстоянии от мембраны динамика не менее ширины полости с водой.
Перемещая щуп, находят такое его положение, при котором фигура Лиссажу на экране осциллографа превращается в отрезок прямой линии.
Таблица 1
Частота f Гц |
X0 мм |
X1 мм |
X2 мм |
X3 мм |
X4 мм |
мм |
мН/м |
20 |
|
|
|
|
|
|
|
30 |
|
|
|
|
|
|
|
50 |
|
|
|
|
|
|
|
70 |
|
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|
|
В таблице величина X0 – координата точки, в которой установлен щуп в начале измерений.
Перемещая щуп, находят несколько последовательных его положений X1, X2, X3 и X4, в которых сигналы, подаваемые на вход осциллографа с динамика и щупа синфазны. Синфазность колебаний определяется по виду фигуры Лиссажу, которая при совпадении фаз колебаний превращается в отрезок прямой линии. Эти положения находятся друг от друга на расстоянии равном длине волны. По измеренным таким образом координатам определяют длину волны .
Операции п.п. 4 и 5 повторяют для других частот генератора f.
Результаты измерений заносят в таблицу 1.
По измеренным длинам волн и их частотам определяют коэффициент поверхностного натяжения воды.
В нашем эксперименте нам известны частота f и длина волны , поэтому мы знаем скорость волны u=f. Тогда запишется следующим образом:
(3).
Для волн короче 5 мм вторым членом в скобках можно пренебречь.
ВНИМАНИЕ! На точность определения очень сильно влияют погрешности в измерении и f, поэтому они должны быть проделаны очень тщательно.