Γ'Λυκ-Κεφ3 Κυματική-Προσομοίωση Πειράματος Στάσιμων Κυμάτων σε Χορδή
Μέρος Α. Αριθμός Κοιλιών σε σχέση με τη συχνότητα.
Πειραματική διαδικασία:
1) Να μετρήσετε το μήκος της χορδής L, που αντιστοιχεί στην απόσταση μεταξύ των δύο σταθερών σημείων και να το καταγράψετε στον Πίνακα 1.
2) Αφού θέσετε τον διεγέρτη σε λειτουργία να αυξήσετε σταδιακά τη συχνότητα f μέχρι να παρατηρήσετε στάσιμο κύμα με μία κοιλία. Να σημειώσετε στον Πίνακα 1 την τιμή της συχνότητας.
3) Να επαναλάβετε το βήμα 2 έτσι ώστε να παρατηρήσετε στάσιμα κύματα με 2, 3, 4 και 5 κοιλίες. Να συμπληρώσετε τις αντίστοιχες τιμές της συχνότητας στον Πίνακα 1.
4) Με βάση τις μετρήσεις σας να υπολογίσετε το μήκος κύματος λ, των τρεχόντων κυμάτων από τα οποία προκύπτει το κάθε στάσιμο κύμα.
*Η προσομοίωση παρουσιάζει τη χορδή μόνο όταν δημιουργείται στάσιμο κύμα.Μήκος κύματος των τρεχόντων κυμάτων.
A. Το μήκος κύματος των τρεχόντων κυμάτων για τα οποία δημιουργείται στάσιμο κύμα, μπορεί να πάρει οποιαδήποτε τιμή; Από τι εξαρτάται η τιμή του μήκους κύματος για στάσιμο κύμα με δεδομένο αριθμό κοιλιών;
Συχνότητα f των τρεχόντων κυμάτων
Β. Να συγκρίνετε τις τιμές της συχνότητας 𝑓 των τρεχόντων κυμάτων για τις οποίες παρατηρήσατε στάσιμα κύματα και να επαληθεύσετε τη σχέση .
Αριθμός βρόχων/κοιλιών και δεσμών στάσιμου κύματος.
Γ. Να αναφέρετε πώς μεταβάλλεται ο αριθμός ν των κοιλιών και των δεσμών τού στάσιμου κύματος σε σχέση με τη συχνότητα 𝑓 των τρεχόντων κυμάτων.
Ταχύτητα διάδοσης των τρεχόντων κυμάτων.
Δ. Με βάση τα δεδομένα του Πίνακα 1, να υπολογίσετε την ταχύτητα διάδοσης των τρεχόντων κυμάτων 𝜐 = 𝜆𝑓.
Μέρος Β. Αριθμός Κοιλιών σε σχέση με την τείνουσα δύναμη.
Ε. Πως μεταβάλλεται το μήκος κύματος των τρεχόντων κυμάτων, από τα οποία προκύπτει το στάσιμο κύμα, καθώς αυξάνεται το μέτρο της τείνουσας δύναμης που ασκείται στη χορδή;
ΣΤ. Πώς μεταβάλλεται η ταχύτητα διάδοσης των τρεχόντων κυμάτων, από τα οποία προκύπτει το στάσιμο κύμα, καθώς αυξάνεται το μέτρο της τείνουσας δύναμης που ασκείται στη χορδή;
Ζ. Με βάση τη σχέση της ταχύτητας διάδοσης εγκάρσιου κύματος σε χορδή να εξηγήσετε γιατί, για δεδομένη συχνότητα f, ο αριθμός των κοιλιών v του στάσιμου κύματος ελαττώνεται με την αύξηση της τείνουσας δύναμης.
Θ. Έστω ότι f η συχνότητα των τρέχοντων αρμονικών κυμάτων (συχνότητα διεγέρτη) και η μάζα των αναρτημένων σταθμών για την οποία δημιουργείται στάσιμο κύμα με κοιλίες. Κρατώντας τη συχνότητα f τού διεγέρτη αμετάβλητη, να αποδείξετε ότι η νέα μάζα των σταθμών για την οποία δημιουργείται στάσιμο κύμα στη χορδή με κοιλίες, δίνεται από τη σχέση .
Ι. Χρησιμοποιώνταςτις μετρήσεις ταχύτητας - τείνουσας δύναμης, να κατασκευάσετε τη γραφική παράσταση και να υπολογίσετε τη γραμμική πυκνότητα τής χορδής.
