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弦振动-振动系列实验.doc

上传人:1542605778 2022/5/18 文件大小:1.15 MB

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文档介绍

文档介绍:实验六 弦振动的实验研究
一切机械波,在有限大小的物体中进行传播时会形成各式各样的驻波。驻波是常见的一种波的叠加现象,它广泛存在于自然界中,特别是众所周知的音乐。乐器的制造实际上是一件发声的物理仪器的制造,都是利用管、弦、膜、板整数倍,即;n=1,2,3,4…的节点一定位于两固定端。

对一柔韧有弹性的金属线,在金属线上的传播速度(V)由两个变量决定:金属线的线密度(μ),及金属线所受张力(T).关系式为:
该公式与牛顿第二定律相似:描述了力、惯量及线密度间的关系。但金属线的振动与只受一个力的简单刚体运动并不相同.(不论速度,加速度都是物体运动时所关注的量。但金属线上的波并没有加速度,这也许算一个合理的解释)。
如果允许这种类推,则可以假设波速只由张力和线密度决定。空间分析可知该方程是正确的。没有其他方法可由张力(T)及线密度(μ)来得出波速。
该方程应通过实验来验证。实验2中不同的金属线有不同的线密度,力的大小可通过改变悬挂物的质量或位置来改变,波长可通过共振模式时的频率来确定。则波速可由下式得出: V=λf时我们就可以验证波速与线密度及线所受张力的关系。
实验仪器及简介(图2):
WA-9611弦音计,砝码及其挂钩,WA-9613 驱动/探测器,示波器或计算机,频率发生器
本实验提供10根金属线,每两个一组,其线密度为:
”(×10-3kg/m),”(×10-3kg/m),”(×10-3kg/m),”(×10-3k g/m),
”(×10-3k g/m)
图 2
函数频率发生器的使用说明( 图3 ):
1.电源开关打到OFF
2.连线,接通电源(所用电源为110V,60Hz交流电或220V,50Hz交流电)
3.将振幅调节钮逆时针旋转到底.
4.将插头插入“output”使频率发生器接入整个线路,输出所需信号
.5.选择所需波形(正弦波或方波).
6.打开电源开关(指示灯会亮).
7.选择“requency Multiplier”旋钮到所需倍数,旋转大的刻度盘改变频率.
8.测量输出频率:
(1)用数字万用表测量“DVM Output”电压.
(2)。
(3)“Frequency Multiplier”置为100Hz,,则输出频率为575Hz。
图3
计算机软件的使用:
1.界面及仪器准备:在实验安装窗口,点击并拖动“analog sensor” 图像插头到“Analog Channels A or B”.由传感器菜单中选择“Sound Sensor”.其灵敏度将自动设为X100。点击并拖动“Scope ”数据显示图标至“Sound Sensor”。
2.调节“Scope”.:用标准金属线(017)时,两桥间距60cm,水平张力杆上第二凹槽处悬挂1kg重量,驱动频率为130Hz,5V。,。.
实验内容1 测量一段金属线