Обладнання: мензурка висотою 50см, склянка з водою, термометр, лінійка, камертон з відомою частотою коливань, дугоподібний магніт з хвостиком. Теоретичні відомості

Звук – це механічні коливання з певною енергією і частотою, які поширюються в пружному середовищі й сприймаються органом слуху. У цій роботі розглядається випадок додавання звукових коливань, що поширюються назустріч одне одному. Біжуча хвиля зустрічаючи густіше середовище (воду) під час відбивання змінює фазу на протилежну і, повертаючись, накладається на падаючу хвилю. Внаслідок цього утворюється стояча хвиля, яка не переміщується в просторі. Кожна точка стоячої хвилі коливається лише з певною амплітудою. Ті точки хвилі, які коливаються з максимальною амплітудою, називають – пучностями, а ті, у яких амплітуда дорівнює нулю – вузлами. Відстань між сусідніми пучностями залишається незмінною і дорівнює половині довжини хвилі.

Повітряний стовпчик в трубці з відкритим кінцем є коливною системою, що має власну частоту. Якщо збуджувати коливання повітряного стовпа імпульсами звукової частоти, яка дорівнює власній частоті повітряного стовпа, то амплітуда коливань повітря в ньому досягне максимального значення, тобто настане резонанс, який проявляє себе в значному підсиленні гучності звуку.

Всередині трубки при резонансі виникають стоячі хвилі з вузлом (в) біля дна повітряного стовпа і пучністю (n) біля отвору трубки. Змінюючи положення рівня води в трубці досягаємо резонансу повітряного стовпа з камертоном декілька разів. Очевидно, що різниця є відстанню між двома сусідніми пучностями і дорівнює

звідки (1)

Швидкість звуку можна визначити за формулою

(2)

де, λ – довжина хвилі;

- частота камертона;

– швидкість звуку в повітрі.

Теоретично швидкості звуку можна визначити за формулою залежності від температури

 

 

де - швидкість звуку в повітрі за температури 0 ⁰С;

t - температура, при якій визначається швидкість звуку;

- температурний коефіцієнт

Порядок виконання роботи:

1. Налити в мензурку води. Привівши в звучання камертон піднести його до відкритого кінця трубки так, щоб коливання обох його ніжок були спрямовані вздовж її осі.

2. Змінюючи рівень води добитися резонансу повітряного стовпа із камертоном.

3. Виміряти відстань від відкритого кінця трубки до рівня води.

4. Повторити дослід двічі зменшуючи рівень води. Виміряти

5. Визначити довжину хвилі λ за формулою (1).

6. Визначити швидкість поширення звуку в повітрі при даній температурі, за результатами досліду використовуючи формулу (2).

7. Визначити швидкість поширення звуку при даній температурі за теоретичними даними, використовуючи формулу залежності швидкості звуку від температури повітря (3).

Обчислити абсолютну і відносну похибки отриманого результату. , .

8. Результати вимірювання занести в таблицю

 

 

№ з/п	Частота камертона	Темпера-тура повітря	Відстань від рівня води до отвору трубки	Довжи-на хвилі	Швидкість звуку досліду	Швидкість звуку при 0 0С	Швидкість звуку при даній температу-рі
, Гц	t, 0C	, м	λ, м	,

9. Сформулювати висновок.

Лабораторна робота № 6

 

Вивчення треків заряджених частинок

За готовими фотографіями

Мета: Ознайомитись з методами ототожнення заряджених частинок за фотографіями треків, утворених у камері Вільсона і в товстошаровій емульсії.

Обладнання: Фотографії з треками частинок, транспортир, мікрокалькулятор, лінійка.

Теоретичні відомості

Заряджена частинка, пролітаючи всередині камери Вільсона чи товстошаровій фото-емульсії, витрачає свою кінетичну енергію на іонізацію та збудження атомів середовища і утворює трек. Якщо налітаюча частинка масою М стикається з нерухомою частинкою масою m, то може утворитись “вилка”, тобто два треки, які виходять з однієї точки, що свідчить про взаємодію частинок на ядерному рівні. За фотографією такої “вилки” визначають напрями імпульсів частинок: вони збігаються з прямолінійними відрізками треків до і після зіткнення.

На малюнку зображено імпульсну діаграму пружного зіткнення двох частинок. Імпульс налітаючої частинки , її імпульс після розсіяння ₁ , а імпульс відбитої частинки ₂. Кут між продовженням траєкторії налітаючої частинки та напрямом її руху після зіткнення називають кутом розсіяння Θ, а кут між тим самим напрямом початкового руху частинки та імпульсом ядра віддачі – кутом віддачі φ. Діаграма імпульсів характеризує конфігурацію треків і виражає закон збереження імпульсу:

. (1)

 

 

 

)Θ

⁾⁾ φ

 

Закон збереження кінетичної енергії для даного випадку має вигляд:

 

Е = Е ₁+ Е₂..

Використовуємо формулу, яка пов’язує імпульс та енергію нерелятивістської частинки:

(2)

 

Це співвідношення можна дістати, якщо рівність піднести до квадрата, а праву її частину помножити на : Врахувавши формулу (2), закон збереження кінетичної енергії запишемо так:

 

(3)

Перепишемо формулу(3):

 

(4)

 

Запишемо рівняння (1) через проекції векторів на координатні осі:

 

, .

 

Врахувавши це, дістаємо:

 

 

Після нескладних перетворень знаходимо:

 

.

 

Тому

 

.

 

Порядок виконання роботи:

1. Перемалювати фотографію треків частинок.

2. Показати на малюнку напрями імпульсів частинок до і після зіткнення.

3. Виміряти транспортиром кут розсіяння і кут віддачі після взаємодії.

4. Знайти з таблиць масу налітаючої α – частинки в а.о.м.(трек с).

5. За формулою (5) визначити масу невідомої частинки в а.о.м.. З’ясувати, ядру якого атома належить трек d на фотографії

6. Результати вимірювань і обчислень занести в таблицю.

Кут розсіювання	Кут віддачі	Маса ядра	Маса налітаючої частинки	Вид налітаючої частинки
Θ,ο	φ,ο	m, а.о.м.	M, а.о.м.

 

7. Зробити висновок по роботі.

Контрольні запитання

1. Які є методи реєстрації частинок?

2. Які типи трекових камер ви знаєте?

3. Яку властивість фотопластинки використовують для реєстрації випромінювань?

4. Які переваги методу товстошарових фотоемульсій перед іншими методами реєстрації заряджених частинок?

5. Чи можна за допомогою фотопластинки визначити дозу випромінювання?

 

 

Додаток А