3. Описание лабораторной установки
3.1. Струна (медная проволока) закреплена одним концом на неподвижной стойке, к другому концу прикреплена чашечка. Переменный ток в струне создается генератором 3Г. Небольшой участок струны находится в поле электромагнита, питаемого от выпрямителя ВУ (рис. 2). Для измерения длины струны имеется масштабная линейка.
Рис. 2
3.2. В настоящей работе внешней вынуждающей силой является сила Ампера, с которой магнитное поле взаимодействует с участком струны, по которой протекает переменный ток.
3.3. Техника безопасности
Корпуса генератора и выпрямителя должны быть заземлены. Запрещается включать приборы без разрешения преподавателя или лаборанта.
4. Порядок измерений
4.1. Внести технические данные приборов в табл. 1.
Таблица 1
|
Прибор |
Предел измерений |
Цена деления |
Приборная погрешность |
|
Звуковой генератор |
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
| |
|
|
|
| |
|
Линейка |
|
|
|
4.2. Измерить по линейке рабочую длину L струны. Внести величину в табл. 2. Туда же записать массу чашечки m0 (указана на её дне), ∆L и ∆m0 - приборные погрешности измерений, указанных выше величин.
Таблица 2
|
L |
|
∆L |
|
m0 |
|
∆m0 |
|
4.3. Включить 3Г и ВУ в сеть. Дать приборам прогреться несколько минут. Поместить на чашечку гирьку массой m = 20 г. Сила натяжения струны рассчитывается как
Т = (m + m0)g. (8)
Так как проволока имеет малый диаметр и ее легко порвать, нужно обращаться с ней достаточно осторожно.
4.4. Ручку «множитель» генератора 3Г поставить в положение 1, ручку «усиление» - в крайнее правое положение. Установить наименьшую частоту (20 Гц).
4.5. Плавно увеличивая частоту, добиться установления на струне основной моды колебаний с наибольшей амплитудой. Наблюдать колебания удобнее сверху, а не с боку. Записать значение частоты в табл. 3. Там же зарисовать профиль струны.
4.6. Продолжая увеличивать частоту 3Г, добиться установления следующих (n = 2, 3, 4, 5) мод колебаний струны.
Соответствующие частоты и профили поместить в табл. 3.
Таблица 3
|
n |
Профиль струны |
n |
|
V = n n |
|
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
4.7. Записать значения массы гирек (20г) и частоты первой моды также в табл. 4.
4.8. Поместить на чашечку гирьки с общей массой m = 30 г.
Добиться установления основной моды (см. 4.5), записать значения m и частоты колебаний i в табл. 4.
4.9. Повторить измерения по пункту 4.8 для масс 40, 50, и 60 г; данные поместить в табл. 4.
Таблица 4
|
i |
mi |
Ti |
i |
Vi = 2Li |
Vi |
Vi теор. |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|