Виртуальная лабораторная работа по физике "4.15. Исследование вынужденных колебаний в колебательном контуре"
Лабораторная работа № 4_09
ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЛНОВОГО ПРОЦЕССА МЕТОДОМ СТОЯЧИХ ВОЛН
Цель работы: исследовать условия образования «стоячих волн» и зависимость скорости распространения колебаний вдоль струны от силы её натяжения.
Приборы и оборудование: лабораторная установка для получения стоячих волн, генератор синусоидальных колебаний.
КРАТКАЯ ТЕОРИЯ
Струнами называют твердые тела, поперечные размеры которых ничтожно малы по сравнению с их длиной.
Если элементу струны, закрепленной на обоих концах (рис. 1), сообщим импульс, перпендикулярный её направлению, то он распространится вдоль струны. Возникнув в некоторой точке струны, импульс смещений дойдет до её конца и отразится с изменением фазы, а, достигнув противоположного конца, снова отразится, изменив фазу, и наконец вернется в исходное состояние. Далее процесс повторяется.
Если к участку струны прикладывать периодически изменяющуюся силу, то по струне будет распространяться не отдельный импульс, а волна. Например, если постоянный магнит поместить над участком струны, по которой пропускать переменный ток, то на этот проводник с током, помещенный в магнитном поле, будет действовать переменная сила Ампера, которая будет то втягивать струну внутрь магнита, то выталкивать её (рис. 2). Таким образом, участок струны, помещенный между полюсами магнита, придет в колебательное движение, а по струне побежит волна, которая называется бегущей. Отразившись на конце, волна побежит в обратном направлении. Такую волну называют отраженной.
В результате наложения последовательно падающих и отраженных волн возникает стоячая волна с узлами на концах. При этом на длине струны L укладывается целое число полуволн: