Получение стоячих волн

Для получения стоячих волн и определения их длины служит установка, изображенная на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Установка для получения стоячих волн и определения их длины

К винту 3 присоединена струна 1, которая через блок 4 натягивается грузом 5. Для возбуждения колебаний струны и появления стоячей волны служит электромагнит 6, который проводами 8 присоединяется к клеммам 9 звукового генератора 10. От звукового генератора ток определенной частоты поступает на электромагнит 6, который притягивает струну 1. Сила притяжения струны к электромагниту – вынуждающая сила, которая зависит от силы тока и не зависит от его направления.

За период ток достигает максимального значения два раза. Значит, чистота вынуждающей силы, а следовательно, и частота механических колебаний струны будет в два раза больше, частоты тока. Значение частоты тока на лимбе 11 устанавливается ручкой 12. Звуковой генератор 10 включается тумблером 13. Шкала 14 меняет цену деления лимба 11.

При выполнении работы цена деления берется равной 1 Гц. Колебания усиливаются ручкой 15. Электромагнит вмонтирован в основу 16, к которой прикреплена шкала 2 с миллиметровыми делениями. С помощью подвижкой подставки 17 можно установить определенную длину струны. Амплитуду стоячей волны можно определить по вертикальной шкале 7 с миллиметровыми делениями, которая может перемещаться по шкале 2. На панели звукового генератора укреплена лампочка 18. Звуковой генератор подключается к источнику переменного тока напряжением 220 В вилкой 19. В работе используется стальная струна с плотностью кг/м³.

В закрепленной с обеих сторон натянутой струне, при возбуждении поперечных колебаний, возникает стоячая волна (рис. 2.2).

Рис. 2.2. – длина струны; 1 – пучности; 2 – узлы; y – смещение точки D струны в момент времени t от положения равновесия в интервале N

В местах закрепления струны находятся узлы. Поэтому в струне возбуждаются с заметной интенсивностью только такие колебания, половина длины волны которых укладывается целое число раз.