Bộ thiết bị Thí nghiệm vật lí 12
Khảo sát hiện tợng cộng hởng sóng dừng
trên sợi dây và trên lò xo
I. mục đích thí nghiệm
1. Khảo sát hiện tợng cộng hởng sóng dừng trên sợi dây. Xác định bớc sóng và tốc độ
truyền sóng trên sợi dây.
2. Khảo sát hiện tợng cộng hởng sóng dừng trên lò xo (xoắn ốc).
II. Dụng cụ thí nghiệm
1. Giá đỡ bằng nhôm, có thớc 750 mm, đầu dới gắn với trụ thép dài 75 mm.
2.Đế ba chân bằng thép, có hệ vít chỉnh cân bằng.
3.Thanh ngang bằng thanh nhôm dẹt, dài 14 cm, có vít ép chặt vào đầu trên của giá đỡ.
3
4
6
2
1
12
9
7
5
11
13
Hình 1. Bộ thiết bị thí nghiệm
Khảo sát cộng hưởng sóng dừng trên sợi dây và trên lò xố.
8
10
4.Sợi dây đàn hồi, màu xẫm, đờng kính 3,5 mm, dài 1,5 m.
5.Lò xo (xoắn ốc) bằng dây thép 0,75 mm, mạ niken, có đờng kính vòng xoắn 20 mm.
6.Lực kế 5 N, ĐCNN 0,1N , có dây treo.
7.Vít điều chỉnh lực căng của sợi dây.
8. Bộ hai ròng rọc bằng nhựa, có ổ bi và đợc gắn trên thanh ke nhôm dài 160 mm,


ky
=
(2)
với k = 1, 2,..., sóng tới và sóng phản xạ ngợc
pha, nên sóng tổng hợp có biên độ
0
min
=
a
, tạo
ra các điểm hầu nh đứng yên gọi là các nút sóng.
- Tại các điểm nằm cách đầu trên của sợi dây
một khoảng :

4
)12(

+=
ky
(3)
với k = 0, 1, 2,... , sóng tới và sóng phản xạ cùng
pha, nên sóng tổng hợp có biên độ
aa 2
max
=
(với a là biên độ của sóng tới), tạo ra các điểm
có biên độ cực đại gọi là các bụng sóng.
Sự tạo ra các nút xen giữa các bụng sóng tại
những vị trí xác định trên sợi dây là đặc trng của

cộng hởng sóng dừng
trên dây.
Công thức (4) xác định
điều kiện cộng hởng
của
sóng dừng trên sợi dây (có hai đầu cố định).
Nh vậy với tần số f chọn trớc của nguồn
sóng và với một lực căng F xác định của sợi dây,
ta có thể thay đổi độ dài l giữa hai đầu OB của
sợi dây bằng cách dịch chuyển con trợt trên giá
đỡ sao cho xảy ra hiện tợng cộng hởng sóng
dừng. Đo khoảng cách d giữa hai nút, ta xác định
đợc bớc sóng của sóng truyền trên sợi dây:

d2
=

(5)
áp dụng công thức (1), ta tính đợc tốc độ
truyền sóng v trên sợi dây :

f

=
v
(6)
III. Tiến hành thí nghiệm
1. Khảo sát hiện tợng cộng hởng sóng dừng trên sợi dây. Xác định bớc sóng và
tốc độ truyền sóng trên sợi dây.
a) Quay bộ rung điện từ để đầu rung của nó nằm ngang (Hình 2). Đầu trên của sợi

Bảng 1
Phép đo
f = 30 Hz ; F = 1,0 N f = 50 Hz ; l = 65 cm F = 2,0 N ; l = 65 cm
l = (m) F = (N) f = .. (Hz)
đ (m)
. . .
(m)
v (m/s)
F
2
v
Hình 3. Máy phát tần số 0,1 ữ 1000 Hz
a) mặt trước ; b) mặt sau.
a)
b)
g) Tính bớc sóng , tốc độ truyền sóng v trên sợi dây theo các công thức (5) và (6)
đối với mỗi phép đo ghi trong Bảng 1.
h) Tính so sánh các giá trị của tỉ số
F
2
v
đối với mỗi phép đo trong Bảng 1 để kết luận
về quan hệ phụ thuộc của tốc độ truyền sóng v trên sợi dây vào lực căng F của sợi dây.
2. Khảo sát hiện tợng cộng hởng sóng dừng trên lò xo (xoắn ốc)
a) Quay bộ rung điện từ để đầu rung của nó nằm thẳng đứng (Hình 4). Móc đầu trên
của lò xo vào trụ thép của thanh chặn sóng và móc đầu dới của lò xo vào đầu rung của bộ
rung điện từ. Vặn các vít của đế ba chân điều chỉnh cho giá đỡ cân bằng thẳng đứng.
b) Dùng hai dây dẫn có đầu phích nối bộ rung điện từ với hai lỗ cắm ở mặt sau của
máy phát tần số (Hình 3). Cắm phích lấy điện của máy phát tần số vào nguồn điện ~ 220V.
Bật công-tắc ở mặt sau của máy để các chữ số hiển thị trên ô cửa sổ TầN số.