Transcript Verslag Proef van Melde

Verslag
Proef van Melde
Naam: Joy Berkelaar
Groep: NA1A
Practicum in samenwerking met Tawab Abdulsatar en Susi Jin
1
Inhoudsopgave
1.
2.
3.
4.
5.
Inleiding & onderzoeksvraag
Materiaallijst & Werkwijze
Resultaten
Verwerking
Conclusie
2
Inleiding
Door de ene kant van het touw in trilling te brengen, ontstaat in het touw een lopende
golf. Terugkaatsing van de golven aan beide kanten van het touw kan ertoe leiden dat
er onder bepaalde omstandigheden een staande golf ontstaat.
Bij de ‘grondfrequentie’ komt de lengte van het touw overeen met ½ ƛ.
De proef van Melde gaat over het verband tussen de golfsnelheid van een
transversale golf in de snaar en de spankracht waarmee de snaar gespannen is.
Er zijn drie manieren om de frequentie van een trillende touw te veranderen:
1)
Frequentie veranderen: bijv. door het touw langer of korter te maken;
2)
Spankracht veranderen: bijv. door het touw strakker of slapper te spannen;
3)
Door een andere massa te nemen.
Hiermee ​kun je ervoor zorgen dat er ‘boventonen’ ontstaan.
De Duitse natuurkundige Franz Melde ontdekte dat er een verband was tussen de
golfsnelheid (v​golf)​ en de spankracht (F​span)​ in het touw:
met
Waarbij cm de constante van Melde is.
Op het touw ontstaat een staande golfverschijnsel, opgebouwd uit twee lopende
golven die elkaar opheffen.
Onderzoeksvraag: ​Wat is het verband tussen de spankracht en golflengte van het
staande golfverschijnsel?
Uitbreiding: ​Wat is de invloed van de massa van het touw?
3
Materiaallijst & werkwijze
De benodigdheden
❏ trillingsbron (50Hz);
❏ touw (circa 1 m);
❏ massablokje + massahouder;
❏ rolmaat.
Uitvoering
❏ Bevestig het touw aan de trillingsbron;
❏ Hang aan het andere uiteinde van het touw zoveel massa dat er een staande
golf ontstaat met één buik;
❏ Verander de massa zodat er achtereenvolgens twee en drie buiken ontstaan.
De linker statief hebben we telkens verschoven om het gewenste aantal buiken te krijgen
Het gele apparaat dat de TOA vasthoudt is een stroboscoop,
uit de test met de stroboscoop is ongeveer 50Hz uitgekomen (evenveel als de trillingsbron)
4
Resultaten
1 buik
m= 50,35g
1. 43,5 cm
2. 44,5 cm
3. 44,8 cm
gem. = 44,3
m= 100,55g
m= 151,01
2 buiken
3 buiken
4. 88,3 cm
5. 88,0 cm
6. 87,5 cm
1. 120,0 cm
2. 120,2 cm
3. 120,5 cm
4. 120,0 cm
5. 120,0 cm
6. 120,2 cm
7. 120,0 cm
8. 120,0 cm
9. 120,1 cm
10. 120,2 cm
gem. = 87,9 cm
gem. = 120,1 cm
1. 64,5 cm
2. 64,5 cm
3. 64,3 cm
4. 120,0 cm
5. 120,2 cm
6. 120,5 cm
1. 95,5 cm
2. 96,2 cm
3. 95,8 cm
4. 96,0 cm
5. 96,0 cm
6. 96,2 cm
7. 95,9 cm
8. 96,0 cm
9. 96,0 cm
10. 95,9 cm
gem. = 64,4 cm
gem. = 120,2 cm
gem. = 95,95
= 96,0 cm
1. 82,5 cm
2. 81,5 cm
3. 81,6 cm
1. 135,0 cm
2. 134,5 cm
3. 135,2 cm
1. 111,5 cm
2. 112,0 cm
3. 111,7 cm
4. 111,5 cm
5. 111,8 cm
6. 111,6 cm
7. 111,5 cm
8. 111,5 cm
9. 111,5 cm
10. 111,4 cm
gem. = 81,9 cm
gem. = 134,9 cm
gem. = 111,6 cm
5
We hebben bij de meting van 3 buiken de meting tien keer uitgevoerd voor de
nauwkeurigheid. De TOA heeft gezegd dat de andere twee metingen wegens de tijd
die het gaat kosten, de metingen drie keer per keer moesten worden uitgevoerd.
Totale lengte draad = 1,50 m
Massa draad = kg
Frequentie trillingsbron = 50 Hz
Aantal
buiken
F​span​ (N)
l (m)
ƛ (m)
v (m/s)
6
Verwerking
Onderzoeksvraag: ​Wat is het verband tussen de spankracht en golflengte van het
staande golfverschijnsel?
Uitbreiding:​ Wat is de invloed van de massa van het touw?
1. Leg uit wat het verband is tussen de golflengte en de golfsnelheid
Een touw trilt met bepaalde eigenfrequenties. Deze eigenfrequenties hangen af van
de dikte, het materiaal, de spankracht en de lengte van het touw.
Als het touw met een eigenfrequentie trilt, dan geldt voor het verband tussen de
golflengte en de lengte van de snaar l = n ½ ƛ
hierin is:
❏ l de lengte van het touw;
❏ n het aantal buiken;
❏ ƛ de golflengte.
Een andere gebruikte formule is v = (2 f l) / n
Hierin is:
❏ v de geluidssneldheid (voortplantingssneldheid in m/s);
❏ frequentie (Hz);
❏ l de lengte van het trillende deel van het touw (m).
2. Bereken de spankracht in het touw in de situatie dat er een staande
golfverschijnsel optreedt.
Fspan = Fz (van de massa)
3. Zet in een grafiek het verband uit tussen de massa van het touw en de
snelheid van de golven.
7