ВВЕДЕНИЕ. Скорость u звуковых волн в стержне определяется (см

Скорость u звуковых волн в стержне определяется (см. И.Е. Иродов «Волновые процессы») плотностью r и модулем Юнга E стержня:

.

Измерив скорость звука u, можно определить по ней модуль Юнга тела:

E=u²r.

Для измерения скорости звука в данной работе находят частоты, при которых в стержне возникают стоячие волны. В этом случае на длине стержня укладывается целое число полуволн:

.

Скорость волны u=fl, поэтому:

E=l²f²r.

Описание модуля «Стержни»

Все измерения проводят на модуле М06 «Стержни». Модуль (рис.1) содержит три стержня (стальной 1, алюминиевый 2 и латунный 3) длиной l=600 мм, под­вешенные за концы на струнах.

Рис.1. Модуль «Стержни»

Такой подвес при анализе колебаний позволяет считать концы стержней свободными. Для возбуждения и регистрации колебаний в торцы стержней вмонтированы магниты 4, вблизи которых находятся катушки генератора колебаний (обозначены «Г» на рис.13 и соответственно маркированы на установке) и прием­ника колебаний (обозначены и маркированы «П»). Одна из катушек «Г» подключается к генератору низкой частоты (прибор П01), а расположенная у противоположного конца того же стержня катушка «П» подключается к осциллографу или милливольтметру (вхо­дящему в П01). Переменный ток в катушке «Г» возбужда­ет продольные колебания стержня. Плавно изменяя частоту генерато­ра, определяют резонансные частоты стержня по максимумам амплиту­ды напряжения на приемнике «П». Резонансы очень узкие (единицы герц), что требует аккуратной и плавной настройки генератора. В диапазоне частот от 2 до 10 кГц на стальном и алюминиевом стерж­нях наблюдаются два резонанса, а на латунном - три резонанса, при которых на длине стержня, соответственно, укладываются одна, две или три полуволны колебаний. Ориентировочные значения частоты первого резонанса: сталь и алюминий - 4,3 кГц, латунь - 2,9 кГц.