Описание установки

Свободные колебания струны вследствие потерь энергии быстро затухают. Поэтому в экспериментальной установке поддерживают вынужденные колебания струны. Для возникновения стоячей волны на струне необходимо, чтобы частота внешнего периодического воздействия равнялась одной из «собственных частот» (26.2), соответствующих той или иной гармонике. При этом возбуждение колебаний струны происходит в условиях резонанса. Схема экспериментальной установки показана на рис. 26.3. Однородная струна 1, ограниченная в точках 2 и 3, под действием груза 4 имеет натяжение F = Mg, где M – масса груза. Вблизи конца, закрепленного в точке 2, струна соединена с электромагнитным преобразователем (реле) 5, обмотка которого подключена к генератору 6 электрических сигналов. Частота этих сигналов контролируется подключенным к генератору частотомером 7.

Установка работает следующим образом. Ток I генератора 6 питает обмотку электромагнитного преобразователя 5 и возбуждает колебания его якоря с частотой n_г генератора. Эти колебания якоря передаются струне, имеющей при данном натяжении F собственные частоты n_n = n n₁ . При n_г = n_n на струне устанавливается стоячая волна, соответствующая n-й гармонике.

Рис. 26.3

Из (26.2) и (26.4) следует, что и при n_г = n_n и F = Мg получим формулу

(26.6)

позволяющую через известные значения ускорения свободного падения g, массы М груза, длины струны, частоты n_г генератора и номера n полученной на струне гармоники вычислить линейную плотность материала струны.