Составители:
Рубрика:
- 16 -
нием его питания, которое задается блоком (8), Направление вращения и, соответст-
венно, движения зонда меняется с помощью переключателя (9). Для того, чтобы зонд
не ломался при ударе о стенку ванны и чтобы обеспечить измерение скорости его дви-
жения, вблизи краев ванны установлены вакуумированные подвижные контакты, раз-
мыкаемые магнитным полем – герконы (12). Они включаются и
выключаются при по-
мощи маленького магнита, прикрепленного к площадке зонда. Время t
12
между пере-
ключениями фиксируется с помощью электронного секундомера. Измерив линейкой
расстояние l
12
между контактами, можно определить скорость движения зонда:
V= l
12
/t
12
. При измерении скорости следует несколько раз повторять эксперимент
при движении зонда в различных направлениях и находить среднее значение.
Внимание!
Начинайте эксперименты при малых уровнях сигнала на вибраторе и
низких частотах колебаний, а также при малых скоростях движения зонда, посте-
пенно увеличивая амплитуду и скорость подвижных частей установки.
Задание.
Установите уровень воды в ванне около 5см и проследите, чтобы он существенно не
менялся по площади ванны, если потребуется, произведите выравнивание ванны.
1.
Пронаблюдайте волновую картину при периодическом возмущении поверхности с
помощью вибратора (5). Пользуясь стробоскопом и линейкой, измерьте зависимость
длины бегущей волны
λ от частоты f периодического сигнала, подаваемого на виб-
ратор, и постройте графики
ω(k), v
ф
(k).
2.
Рассчитайте зависимости ω(k), v
ф
(k) с помощью дисперсионного уравнения (5), оп-
ределите частоту, соответствующую минимуму групповой скорости. Сравните дан-
ные экспериментов и расчетов по линейной гидродинамической теории.
3.
Пронаблюдайте, сделайте качественный рисунок и объясните картину распростра-
нения волн от капли, падающей в воду. Для создания капель воспользуйтесь пипет-
кой. Проведите аналогичное наблюдение при падении в ванну пластилинового шара.
Сравните результаты наблюдений с картиной, представленной на рис.5 и дайте объ-
яснение.
4.
Пронаблюдайте и сделайте качественные зарисовки волновой картины за движу-
щимся цилиндром. Для этого сначала возьмите в руку иголку или разогнутую кан-
целярскую скрепку и, держа ее вертикально, проведите по поверхности с различной
скоростью (убедитесь, что при малых скоростях волны не возбуждаются). Затем из-
мерьте скорость, при которой появляются волны при различных
размерах движу-
щихся предметов. Используйте для этого подвижный зонд и цилиндрически насадки
на него, которые можно крепить пластилином. Дайте объяснения наблюдающимся
картинам, закономерностям и зависимостям.
5.
Увеличивая скорость движения цилиндра, пронаблюдайте появление за ним дорож-
ки вихрей (дорожки Кармана). Оцените зависимость критической скорости, при ко-
торой появляется дорожка, от диаметра цилиндра.
Требования техники безопасности и необходимые предосторожности.
Основным источником опасности является осветитель, питаемый от сети 220В ; его
нельзя трогать мокрыми руками или погружать в воду.
