Порядок измерений

Перед началом измерений составляют таблицу 1.

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.

2. 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.

3. 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.

4. Перемещая щуп, находят такое его положение, при котором фигура Лиссажу на экране осциллографа превращается в отрезок прямой линии.

Таблица 1

В таблице величина X₀ – координата точки, в которой установлен щуп в начале измерений.

5. 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 l.

6. Операции п.п. 4 и 5 повторяют для других частот генератора f.

7. Результаты измерений заносят в таблицу 1.

8. По измеренным длинам волн и их частотам определяют коэффициент поверхностного натяжения воды.

В нашем эксперименте нам известны частота f и длина волны l, поэтому мы знаем скорость волны u=fl. Тогда s запишется следующим образом:

(3).

Для волн короче 5 мм вторым членом в скобках можно пренебречь.

ВНИМАНИЕ! На точность определения s очень сильно влияют погрешности в измерении l и f, поэтому они должны быть проделаны очень тщательно.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что называют волной?

2. Какой функцией описывается волна?

3. Какому уравнению она удовлетворяет?

4. Какие волны называются монохроматическими? Как связаны скорость такой волны, ее частота и длина волны?

5. Что такое спектр волны?

6. Какие волны называются стоячими?

7. Если ветер очень слабый, то он не создает волн на поверхности воды. Оцените максимальную скорость ветра, при которой на поверхности воды не возникают волны.