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用较粗弦,在弦长为60cm下加一定的张力,用信号发生器和
电磁起振器对弦进行策动,观察形成一个驻波、两个驻波以及更多驻波的情况,看看他们在
频率上有什么关系,然后改变弦长和张力进行观察,看它们对振动频率有何影响,探讨弦振
动的共振特征。
2、研究弦线的线密度、弦长、张力、基频与波速的初步关系。
从公式:
f
NT
T
√;vλf√
2Lρ
ρ
可知,弦振动的频率与弦线密度、弦长、张力等诸多因素有关。试分别改变L、T、ρ的
T
值,测量频率与它们的关系。分析vλf和v√ρ有什么不同,为什么?
表1:
序号
弦的张力
TN
弦的密度
ρkgm3
弦长
Lcm
基频
Hz
波速
ms2
波速
√ms2
1
2Mg
ρ3
50
1166
11660
11016
2
2Mg
ρ3
60
969
11628
11016
3
2Mg
ρ5
50
634
6340
7736
4
2Mg
ρ5
60
525
6300
7736
5
3Mg
ρ3
50
1402
14020
13492
6
3Mg
ρ3
60
1174
14088
13492
7
3Mg
ρ5
50
763
7630
9475
8
3Mg
ρ5
60
633
7596
9475

上表中:ρ3代表三号弦密度,ρ30001615kgm3;ρ5代表五号弦密度,ρ30003275kgm3。
fM1kg,g98ms2。
【计算过程示例】
以T2Mg,使用3号弦,弦线密度ρ30001615kgm3,弦长L50cm为例。
vλf时,v12×50÷100×1166011660ms2。
T
2×98×1
v√ρ时,v2√000161511016ms2。
相对偏差:v
v2v1
v1
×10055
依次可计算出表格中各个数据的值。
【实验结论】
分析实验数据可得出,弦振动的频率与弦线密度、弦长、张力等因素有关。
当弦线密度和弦的张力保持不变时,弦振动的频率随着弦长的增大而减小。
当弦线密度和弦长不变时,弦振动的频率随着张力的增大而增大。
当弦的张力和弦长不变时,弦振动的频率随着弦线密度的增大而减小。
3、确定波的频率f与弦张力T的函数关系,求出未定系统误差T0的值。
设函数关系是fkTp,k、p为未知常数,根据实验数据用作图法或线性拟合法求常数
k、p。数据表自拟。在测量前考虑T值存在一个未定系统误差T0,即不加砝码已经存在的张
力。试用实验方法或者数据分析方法求出T0。
表2:
fHzL50cm
fHzL60cm
TN
序号
1
467
388
1Mg
2
468
387
1Mg
3
634
524
2Mg
4
634
525
2Mg
5
763
633
3Mg
6
764
633
3Mg
7
871
726
4Mg
8
871
726
4Mg
9
969
816
5Mg
10
970
814
5Mg
上表中,选取5号弦,弦长为50或60cm,线密度ρ0003275kgm3,M1kg。
【Excel拟合曲线】
(见下页)
如下图1所示,当L50cm时,y16579x04525,即k16579,p04525。当L60cm
时,y1346x046,即k1346,p046。
N
TiTo
考虑到不加砝码r
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