ВОПРОСЫ К ЗАЩИТЕ ПО ТЕМЕ "КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ"

РАБОТА № 21

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЗАТУХАЮЩИХ КОЛЕБАНИЙ
ПРИ ПОМОЩИ ОСЦИЛЛОГРАФА

1. Как в колебательном контуре возникают электрические колебания? О колебаниях каких величин идет речь? Нарисовать графики зависимости Q = f(t), I = f(t), U = f(t).

2. Составить дифференциальное уравнение затухающих электрических колебаний. Проанализировать решение этого уравнения.

3. От каких параметров колебательного контура зависит: а) частота колебаний? б) амплитуда колебаний?

4. Что называется коэффициентом затухания β? От каких величин он зависит? Каков физический смысл β?

5. Что называется логарифмическим декрементом затухания θ? Как он связан с коэффициентом затухания β? Каков физический смысл β?

6. Нарисуйте электрическую схему установки и объясните принцип ее работы.

7. Как в работе определяют период T? Каким образом можно его изменять? Объясните ход полученной зависимости T(R)?

8. Как теоретически рассчитывается период колебаний? Совпадают ли T_теор и T_эксп? Чем объясняется полученное расхождение?

9. Как в работе определяют логарифмический декремент затухания θ? Каким образом его можно изменять? Объясните ход полученной зависимости θ = f(R).

10. Как теоретически рассчитывается логарифмический декремент затухания θ? Сравните теоретические значения с опытными и объясните полученные результаты.

11. Всегда ли в электрическом контуре, содержащем сопротивление R, возникают электрические колебания? Какой процесс называют апериодическим и как определяют критическое сопротивление?

12. Логарифмический декремент затухания θ = 0,2. Как это надо понимать?

РАБОТА №22

ВЫНУЖДЕННЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ В КОЛЕБАТЕЛЬНОМ КОНТУРЕ

1. В каких случаях в колебательном контуре возникают колебания? С какой частотой происходит установившееся вынужденное колебание? От чего зависит амплитуда этих колебаний? фаза?

2. Составьте дифференциальное уравнение вынужденных колебаний силы тока I в электрическом контуре. Как выглядит его решение (общее и частное) для установившихся колебаний?

3. От чего зависит амплитуда силы тока в контуре и сдвиг фаз между силой тока и вынуждающей ЭДС?

4. Что называют резонансом тока? Каково условие его возникновения? Чему равен сдвиг фаз при резонансе между силой тока и вынуждающей ЭДС?

5. По какому закону изменяется напряжение на конденсаторе и катушке индуктивности? Чему равен сдвиг фаз между напряжением на катушке и током в ней?

6. Что называют резонансом напряжений? При какой частоте наступает резонанс напряжений?

7. Нарисуйте резонансную кривую для резонанса тока и резонанса напряжений. Обоснуйте, почему максимум этих кривых соответствует разным ω?

8. Нарисуйте схему установки и объясните принцип ее работы.

9. Объясните ход полученной зависимости I = f(ω) при R = 0 и R ≠ 0. Как по графику найти ω_рез?

10. Объясните ход полеченной зависимости U = f(ω) при R = 0 и R ≠ 0. Как по графику найти ω_рез?

11. Как теоретически рассчитать ω_рез по известным L и C? Сравнить рассчитанное и опытное значения и объяснить полученные результаты.

РАБОТА №23

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ЗВУКА В ВОЗДЕХЕ МЕТОДОМ СЛОЖЕНИЯ ДВУХ ПЕРПЕНДИКУЛЯРНЫХ КОЛЕБАНИЙ

1. Что представляет собой звуковая волна? Что называется длиной волны λ? Как она связана со скоростью распространения волны? Как зависит скорость звуковой волны от температуры?

2. Написать уравнение бегущей волны, распространяющейся вдоль прямой X. Проанализировать его.

3. Вывести уравнение траектории колебания, получившегося в результате сложения двух взаимно перпендикулярных волн одинаковой частоты. От чего зависит вид траектории движения?

4. Как выглядит траектория результирующего колебания, если разности складываемых колебаний равны: а) π; б) 0; в) ± π/2?

5. Какие колебания складываются в данной работе? Каковы источники колебаний? Каким образом осуществляется сложение?

6. От чего зависит разность фаз складываемых колебаний? Как ее можно менять?

7. Как будет меняться картина на экране осциллографа, если в процессе работы изменять расстояние между динамиком и микрофоном? Почему?

8. Как в работе находят среднюю длину волны? Каким образом рассчитывают скорость звука?

9. Как образуют фигуры Лиссажу? Какой вид они имеют при соотношении частот складываемых колебаний 1:2; 1:3; 1:4?

10. Как в работе определяется разность фаз колебаний в двух точках волны?

11. Вывести расчетную формулу для определения скорости звука. Каким образом находится погрешность скорости звука? Как определяют погрешность положения микрофона?

РАБОТА №24

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ ЗВУКА МЕТОДОМ СТОЯЧЕЙ ВОЛОНЫ

1. Что представляет собой звуковая волна? Какие величины, характеризующие среду, меняются при распространении в ней звуковой волны? По какому закону? Как зависит скорость звука от температуры?

2. Как образуется стоячая волна? Выведите уравнение стоячей волны. Проанализируйте его.

3. От чего зависит амплитуда стоячей волны? Что такое пучность, узел? Напишите координаты узла и пучности.

4. На каком расстоянии друг от друга находятся две соседние пучности, пучность и узел?

5. Нарисуйте мгновенную фотографию стоячей волны для произвольного момента времени t. Как будет выглядеть аналогичная картина для моментов времени t + T/4; t + T/2?

6. Как образуется стоячая волна в данной лабораторной работе?

7. В чем заключается метод, применяемый в данной работе для определения скорости звука? По какой формуле рассчитывается скорость звука?

8. Почему амплитуда сигнала, наблюдаемого на экране осциллографа при изменении положения поршня, меняется? При каких положениях поршня амплитуда сигнала максимальна?

9. Объясните механизм возникновения и распространения звуковой волны? Почему максимум звука в трубе обнаруживается только при определенном положении поршня?

10. В чем состоят основные различия между бегущей волной и стоячей волной?

РАБОТА №25

ИЗУЧЕНИЕ КОЛЕБАНИЙ ПРУЖИННОГО МАЯТНИКА

1. Какие колебания называют собственными? Написать дифференциальное уравнение собственных незатухающих колебаний. Каково его решение?

2. Составить дифференциальное уравнение собственных незатухающих колебаний для случая пружинного маятника. Какого его решение? Нарисовать графики зависимости от времени смещения маятника от положения равновесия X = f(t), скорости V = f(t) и ускорения a = f(t).

3. От чего зависит частота собственных затухающих колебаний пружинного маятника, амплитуда и фаза колебаний?

4. Составить дифференциальное уравнение затухающих колебаний пружинного маятника. Каково его решение? Нарисовать график зависимости смещения X = f(t).

5. От чего зависит период затухающих колебаний пружинного маятника? Как его определяют в данной работе?

6. Что называют коэффициентом затухания β, каков физический смысл β?

7. Какую величину называют логарифмическим декрементом затухания θ, каков его физический смысл ? Как связан логарифмический декремент затухания θ и коэффициент затухания? Логарифмический декремент затухания θ =0,1. Что это значит?

8. Как в работе находят логарифмический декремент затухания по собственным колебаниям маятника?

9. Какие колебания называются вынужденными? Составить дифференциальное уравнение вынужденных колебаний для пружинного маятника. С какой частотой происходят эти колебания? Как эти колебания осуществляются в дачной работе?

10. Какое явление называют резонансом? При каких условиях наступит резонанс при механических колебаниях? Нарисовать семейство резонансных кривых при разных значениях β.

11. От чего зависит амплитуда вынужденных колебаний? Что такое резонансная кривая, как ее получают в работе? Что называют статическим смещением?

12. От чего зависит высота и ширина резонансной кривой?

13. Как определить частоту собственных колебаний маятника из полученной резонансной кривой?

14. Как найти логарифмический декремент затухания из: а) ширины резонансной кривой; б) высоты резонансной кривой?

РАБОТА №30

ИССЛЕДОВАНИЕ СТОЯЧИХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН
В ДВУХПРОВОДНОЙ ЛИНИИ

1. Электромагнитные волны и их свойства. Уравнение бегущей электромагнитной волны. Скорость распространения электромагнитной волны.

2. Каков механизм переноса энергии вдоль полубесконечной двухпроводной линии, индуктивно связанной с генератором высокой частоты?

3. Нарисовать мгновенную фотографию волн, бегущих вдоль системы Лехера.

4. Какие процессы происходят в системе Лехера, замкнутой накоротко?

5. Как в системе Лехера возникают стоячие электромагнитные волны? Какая картина наблюдается при: а) произвольной длине системе; б) в случае, если на длине линии укладывается целое число полуволн?

6. Вывести уравнение стоячей электромагнитной волны. Меняется ли она со временем? От чего зависит амплитуда стоячей волны?

7. Какие точки называют узлами, пучностями стоячей волны? Каковы их координаты? На каком расстоянии находятся две соседние пучности друг от друга? Узел и пучность?

8. Нарисовать мгновенную фотографию стоячей волны для моментов времени t = 0; T/4; T/2.

9. Нарисовать мгновенную фотографию стоячей волны. Почему колебания электрического и магнитных полей происходят не в фазе?

10. Что называется длиной электромагнитной волны? Как длина связана с частотой?

11. Нарисовать схему установки и объяснить принцип ее действия.

12. Для чего служит в работе передвижной мостик? Где его устанавливают при выполнении работы?

13. В каких точках линии микроамперметр дает максимальное отклонение? В каких –минимальное?