Füüsika praktikum nr 17: KEELE VÕNKUMISED (0)

TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL

Füüsika kateeder

Üliõpilane: Imre Drovtar
Teostatud: 2. november 2006
Õpperühm: AAAB-11
Kaitstud:
Töö nr. 17
OT

KEELE VÕNKUMISED

Töö eesmärk:
Seisulainete tekitamine keelel ja nende uurimine .
Töövahendid:
Statiivile kinnitatud keel koos alusega vihtide jaoks, vihtide komplekt, heligeneraator , magnet, kruvik, joonlaud , millimeetripaber.
Skeem
Teoreetilised alused:
Kahest otsast kinnitatud ja pingutatud keel võib võn­kuda nii, et temal tekivad seisulained . Keele otstel on see­juures alati sõlmed ja keele pikkusele l mahub täisarv poollaineid
kus n on lainepikkus ja n = 1, 2, 5, ...
Arvestades seost laine levimiskiiruse v, sageduse f ja lainepikkuse vahel
v =f,
võib valemi anda kujul
määrab keele omasagedused. Kõige madalam sagedus on juhul, kui n = 1 ja seda nimetatakse põhisageduseks. ülejäänud sagedused on selle täisarvkordsed. Neid nimetatakse ülemtoonideks eht harmoonilisteksristlainets levimiskiirus keeles on määratud seosega
v =
kus F on keelt pingutav jõud,
- keele materjali tihedus S - keele ristlõike pindala. Seega võtab valem keele omasageduate jaoks kujus
Antud töös tekitatakse keele võnkumised resonantsmeetodil. Selleks on uuritav keel asetatud nihutatava püsimag­neti pooluste vahele ja tema otstele antakse heligeneraatorist G vahelduvpinge . Magneti pooluste vahel olevale keele osale, mida läbib helisageduslik vahelduvvool , mõjub perioodiliselt muutuv Ampere'i jõud. Selle jõu sage­dus on võrdne vahelduvvoolu sagedusega. Kui sundiva jõu sagedus saab võrseks ühega omasagedustest , siis tekivad keelel märgatava amplituudiga võnkumised. Seejuures on vaja. et jõu mõjumiskoht ei langeks kokku sõlmega, vaid oleks võimalikult lähedal paisule.
Valemi kehtivuse kontrollimiseks on uuritava kee­le üks ots kinnitatud jäigalt. Teises, üle ploki pandud otsas, on alus koormiste jaoks, millega pingutataksekeelt. Seega jäävad antud katsea suuruaed , S ja l muutu­matuteks ning f muutused on tingitud ainult keelt pinguta jõu F muutustest. Kuna FP= mg ja S= d2 /4 (d on
keele läbimõõt), aiis võib valemi esitada kujuls
Töö käik:

Lülitage sisse heligeneraator (vt. Juhist töökohal).

Mõõtke keele pikkus l ja läbimõõt d.

Pingutage keel juhendaja poolt määratud koormistega.

Pange magnet keele keskele ja püüdke saada generaatori sageduse muutmise teel keele võnkumine põhisagedusel amplituudiga 1…2 cm. Kui võnkumiste amplituud on liiga väike, suurendage generaatori väljundpinget. Mõõtke keele võnkeamplituud vähemalt kümnes kohas ja joonestage seisulaine graafik .

Nihutage magnet 1/4 ja 1/6 keele pikkusele ja tekitage püsivad võnkumised n=2 ja n=3 korral. Mõõtke võnkeamplituudid ja joonestage lainete graafikud .

Mõõtke 4…5 erineva koormisega m keele põhisagedustele (n=1) vastavad generaatori sagedused fgen. Tulemused kandke tabelisse.

Arvutage valemiga (5) keele omavõnkesagedused fn ja võrrelge saadud tulemusi heligeneraatori limbilt saadutega. Selgitage erinevuste põhjusi

Kasutades valemit (3) arvutage keele erinevatele pingetele vastavad lainete levimiskiirused ja nende vead.

Joonestage graafik laine levimiskiiruse v sõltuvuse kohta keelt pingutavast jõust F.
Seisulainete uurimine keelel
l = … ± … d = … ± …  = … ± …
Katse nr.
m,g
fgen , Hz
fn , Hz
v , m/s
v , m/s
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Töö käik:

Lülitage sisse heligeneraator (vt. Juhist töökohal).

Mõõtke keele pikkus l ja läbimõõt d.

Pingutage keel juhendaja poolt määratud koormistega.

Pange magnet keele keskele ja püüdke saada generaatori sageduse muutmise teel keele võnkumine põhisagedusel amplituudiga 1…2 cm. Kui võnkumiste amplituud on liiga väike, suurendage generaatori väljundpinget. Mõõtke keele võnkeamplituud vähemalt kümnes kohas ja joonestage seisulaine graafik.

Nihutage magnet 1/4 ja 1/6 keele pikkusele ja tekitage püsivad võnkumised n=2 ja n=3 korral. Mõõtke võnkeamplituudid ja joonestage lainete graafikud.

Mõõtke 4…5 erineva koormisega m keele põhisagedustele (n=1) vastavad generaatori sagedused fgen. Tulemused kandke tabelisse.

Arvutage valemiga (5) keele omavõnkesagedused fn ja võrrelge saadud tulemusi heligeneraatori limbilt saadutega. Selgitage erinevuste põhjusi

Kasutades valemit (3) arvutage keele erinevatele pingetele vastavad lainete levimiskiirused ja nende vead.

Joonestage graafik laine levimiskiiruse v sõltuvuse kohta keelt pingutavast jõust F.
Seisulainete uurimine keelel
l = … ± … d = … ± …  = … ± …
Katse nr.
m,g
fgen , Hz
fn , Hz
v , m/s
v , m/s
1.
2.
3.
4.
5.
Seisulainete uurimine keelel
l = … ± … d = … ± …  = … ± …
Katse nr.
m,g
fgen , Hz
fn , Hz
v , m/s
v , m/s
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Seisulainete uurimine keelel
l = … ± … d = … ± …  = … ± …
Katse nr.
m,g
fgen , Hz
fn , Hz
v , m/s
v , m/s
1.
2.
3.
4.
5.