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《弦振動共振波形及波的傳播速度測量指導書》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在工程資料-天天文庫。
1、弦振動共振波形及波的傳播速度測量FB301型弦振動研究實驗儀（附：FB301型弦振動實驗信號源）實驗講義弦振動共振波形及波的傳播速度測量本實驗研究波在弦上的傳播，駐波形成的條件，及改變弦氏、張力、線密度、驅動信號頻率等狀況下對波形的影響，并可觀察共振波形和波速的測量。FB301型弦振動實驗儀是在傳統(tǒng)的弦振動實驗儀、弦音計的某礎上改進而成的，能做標準的定性弦振動實驗，即通過改變弦線的松緊、長短、粗細去觀察相應的弦振動的改變及音調的改變。還能配合示波器進行定屋的實驗，測量弦線上橫波的傳播速度和弦線的線密度等?！緦嶒災康摹?、
2、了解波在弦上的傳播及駐波形成的條件。2、測量不同弦長和不同張力時的共振頻率。3、測量弦線的線密度。4、測量弦振動時波的傳播速度?！緦嶒炘怼恐瓜也ㄑ刂o的弦傳播，可用等式(1)來描述。如果弦的一端被固尬，那么當波到達)‘]=yZMsin(D端點時會反射回來，這反射波可表示為：兒sin2^(x/^-/-r)⑵在保證這些波的振幅不超過眩所能承受的最人振幅時，兩朿波疊加后的波方程為：y=Vi+兒=y,nsin2^-(x/2-/?/)+y/nsin2^(x/^-/?r)(3)利用三角公式nJ求得：y=2ymsin(2^--x/
3、A)cos(2龍?/?0⑷等式的特點：當時間固定為心時，弦的形狀是振幅為2兒,cos(2力/-z0)的正弦波形。在位置固定為勺吋，弦作簡諧振動，振幅為2y?tsin(2^.x0//l)因此，當x°=%L,L%,L浸L……，振幅達到最人，當觀=%厶丄,%厶……，振幅為零。這種波形叫駐波。以上分析是假定駐波是由原波和反射波疊加而成的，實際上弦的兩端都是被固定的，在驅動線圈的激勵下，弦線受到一個交變磁場力的作用，會產生振動，形成橫波。當波傳到一端時都會發(fā)牛反射，一般來說，不是所有增加的反射都是同和的，而口振幅都很小。當均勻弦線
4、的兩個固定端之間的距離等于弦線屮橫波的半波長的整數(shù)倍時，反射波就會同相，產生振幅很大的駐波，弦線會形成穩(wěn)定的振動。當弦線的振動為一個波腹時，該駐波為基波，基波對應的的駐波頻率為基頻，也稱共振頻率。當弦線的振動為兩個波腹時，該駐波為二次諧波，對應的的駐波頻率為基頻的兩倍。一般情況下，基波的振動幅度比諧波的振動幅度大。另外，從弦線上觀察到的頻率(即從示波器上觀察到的波形)一般是驅動頻率的兩倍,這是因為驅動的磁場力在一個周期內兩次作用于弦線的緣故。當然，通過仔細的調節(jié)，弦線的駐波頻率等于驅動頻率或者其他倍數(shù)也是可能的，這時的振
5、幅會小些。下面就共振頻率與弦長、張力、弦的線密度Z間的關系進行分析。只有當弦線的兩個固定端的距離等于弦線中橫波對應的半波長的整數(shù)倍時，才能形成駐波，即有：L-n—或X=2n其中厶為弦長，幾為駐波波長，"為波腹數(shù)另外，根據(jù)波動理論，假設弦柔性很好，波在弦上傳播速度（V）取決于兩個變量：線密度（“）和弦的拉緊度（T）,其關系式為：其中“為弦線的線密度，即單位長度的弦線的質量（單位：kg/m）T為弦線的張力,單位：N,或kg-mis2再根據(jù)V=f^這個普遍公式可得:(7)如果已知P值時，即可求得頻率：如果已知/,則可求得線密度
6、：n2-t【實驗儀器】實驗儀器是由杭州富陽精科儀器有限公司生產的FB301型弦振動研究實驗儀,FB301型弦振動實驗信號源各一臺，另外用戶需口備雙蹤示波器一臺。實驗儀器結構描述見圖1。圖中1—調節(jié)螺桿圖12—圓柱螺母5—接收傳感器6—支撐板3—驅動傳感器4—鋼絲眩線7—拉力桿8—懸掛不去碼9—信號源10—示波器【實驗內容】一、實驗前準備1、選擇一條弦，將弦的帶冇銅圈的一端固定在拉力桿的〃型槽中，把另一端固定到調整螺桿上惻柱形螺母上端的小螺釘上。2、把兩塊支撐板放在弦下相距為厶的兩點上（它們決定振動弦的長度）。3、掛上祛碼
7、（0.50畑或1.00檢可選）到實驗所需的拉緊度的拉力桿上，然后旋動調節(jié)螺桿，使拉力桿水平（這樣才能從掛的物塊質量精確地確定弦的拉緊度），見圖2。女U果懸掛祛碼“M”在拉力桿的掛鉤槽1處，弦的拉緊度（張力）等于lMg,g為重力加速度（g=9.8Qm/s2）,如果掛在如圖2掛鉤槽2處，弦張力為2Mg,……。注意：由于祛碼的位置不同，弦線的仲長量也冇變化，故需垂新微調拉力桿的水平。4、按圖1連接好導線。圖2二、實驗內容提示：為了避免接收傳感器和驅動換能器Z間的電磁干擾，在實驗過程中要保證兩者Z間的距離不小于10cmo1、放置
8、兩個支承板相距60cm,裝上一條弦。在拉力杠桿上掛上質量為1.00kg的銅祛碼，（儀器隨帯祛碼500g—個,200g—個,100g二個,50g—個，鉤碼50g一個總質量共計1.00kg）旋動調節(jié)螺桿，使拉力杠桿處于水乎狀態(tài),把驅動線圈放在離支承板人約5?10cm處，把接收線圈放在弦的中心位置。把弦的張力T和線密度“記
