Правила выполнения практических заданий

Подготовка к практическим работам заключатся в самостоятельном изучении теории по рекомендуемой литературе, предусмотренной рабочей программой. Выполнение заданий производится индивидуально в часы, предусмотренные расписанием занятий в соответствии с методическими указаниями к практическим работам. Отчет по практической работе каждый студент выполняет индивидуально с учетом рекомендаций по оформлению.

Задачи оформляются: краткое условие, чертеж, расчетные формулы с краткими пояснениями, подстановка числовых данных, проверка единиц физических величин.

1 Отчет оформить на развороте сдвоенного тетрадного листа в клеточку (допускается оформление отчета на листе формата А4).

2 Структура отчета:

- тема практической работы

- цель практической работы;

- ход выполнения практической работы;

- вывод.

Защита по практической работе не предусматривается.

Практическая работа № 1

Тема: Определение упругих волн, их основных видов и характеристик

Цель: Научиться определять длину волны, частоту и скорость распространения волн

Требования к результатам освоения:

Знать:

- -фундаментальные физические законы, понятия и положения

-процессы формирования, распространения и приема сигналов в электромагнитных и акустических полях

-принципы расчета основных характеристик систем локализации электромагнитных и акустических полей

Уметь:

-выполнять расчеты основных информативных характеристик полей и волновых процессов, используемых при обработке информации

-использовать методы измерения физических величин для оценки информативных характеристик акустических и электромагнитных полей

Оснащение:

- рекомендуемые информационные источники:

1 Соболев А.Н., Кириллов В.М. Физические основы технических средств обеспечения информационной безопасности: Учебное пособие / А.Н. Соболев, В.М. Кириллов; – М.: Гелиос АРВ, 2010 – 224с.

- оборудование: генераторы ВЧ и НЧ, осциллограф, мультиметр.

Ход работы:

Для выполнения работы используется установка: переменный электрический ток от клемм 4 генератора 1 низкой частоты, соединенного проводниками с клеммами 9, протекает через струну 15, под которой находится магнит 14. (В случае отсутствия в генераторе выхода с сопротивлением менее 6 Ом генератор подключается к струне через понижающий трансформатор). Действующая на струну сила Ампера является гармонической и вызывает в горизонтальной плоскости вынужденные колебания участка струны, расположенного над магнитом. От этого участка колебания распространяются по струне и, отражаясь от ее концов, образуют стоячую волну. Частота колебаний струны равна частоте переменного тока

1 Установить стержнем 15 минимальную силу натяжения струны. Передвижной подставкой 10 установить длину струны около 1 м. Включить в сеть штепсельную вилку генератора переменного тока 1 и замкнуть выключатель 2. Установить переключателем диапазонов 5 и плавным регулятором частоты 7 минимальную частоту.

2 Медленно увеличивая частоту регулятором 7, найти его положение, при котором струна будет колебаться, а затем, очень плавно изменяя частоту, настроиться на резонанс (при резонансе амплитуда колебаний струны будет наибольшей). На минимальной частоте между неподвижной 8 и подвижной 10 подставками будет укладываться стоячая волна длиной 

3 Определить по линейке расстояние между соседними узлами стоячей волны   и частоту колебаний струны   с помощью отсчетного лимба генератора 1, связанного с ручкой плавной настройки 7. Определить длину волны   и частоту   и записать их в таблицу 1.

4 Увеличить частоту тока генератора примерно в 2 раза. Очень плавно изменяя частоту генератора, получить между подставками 9 и 10 второй резонанс или стоячую волну, длина которой теперь равна двум половинам длин волн  . Амплитуда этой стоячей волны помечена на рис. 2 стрелкой 2. Определить длину волны   и частоту   и записать их в таблице 1.

5 Увеличить частоту тока генератора примерно в 3 раза. Очень плавно изменяя частоту генератора, получить между подставками 9 и 10 второй резонанс или стоячую волну, длина которой теперь равна трем половинам длин волн l3 = 3l 3/2. Определить частоту n 3 и длину волны l 3. Записать их в таблицу 1.

6 Повторяя опыт, получить между подставками 9 и 10 четыре, а затем пять и более полуволн. Определить для них частоту и длину волны и записать их в таблицу 1.

Задание

1 По данным таблицы, используя формулу, вычислить скорость волны и построить график зависимости скорости волны и длины волны от частоты. Вычислить среднюю скорость волны и ее среднюю абсолютную погрешность

2 Результаты записать в таблицу 1.

Таблица 1- Результаты вычислений

№ п/п	Частота n , Гц	Длина волны lм	Скорость волны vi, м/с	Средняя скорость волны vср, м/с	Средняя абсолютная погрешность скорости D vср, м/с
1
2
3
4
5

3 Построить график зависимости экспериментально полученной и вычисленной скорости волны от силы натяжения. Сравнить полученные графики.

Контрольные вопросы:

1 Дать определение механической волны, ее видов и основных понятий. Нарисовать волну в два различных момента времени.

2 Дать определение характеристик волны.

3 Доказать решение волнового уравнения.

4 Дать определения фазовой и групповой скоростей волны и их зависимость от свойств среды, показать на рисунке перемещение волны и перемещение частиц среды.

5 Дать определение и показать взаимосвязь плотности энергии волны, интенсивности, волнового сопротивления и вектора Умова.

6 Указать условие когерентности волн.

7 Доказать условия максимума и минимума, интерференции.

8 Пояснить образование стоячей волны и вывести ее формулу.

9 Как распределяется энергия в стоячей волне и как она перемещается со временем?

10 Получить формулу условия резонанса струны.

Критерии оценки:

«2» - не сдан отчет или не выполнен объём практического задания и не приведены полные и правильные ответы на вопросы;

«3» сдан отчет, выполнен объём практического задания, нет ответов на вопросы или приведены неполные либо неправильные ответы на вопросы;

«4» выполнен объём практического задания, отчет оформлен в соответствии с требованиями, но не приведены полные ответы на вопросы или в ответах допущены незначительные неточности;

«5» полностью выполнен объём практического задания, отчет оформлен в соответствии с требованиями в полном объёме и приведены полные и правильные ответы на вопросы.