II. Измерение скорости движения тележки – скорости источника vист.
1. Установите на тележке с помощью регулятора Р3 минимальную скорость движения, а тележку поставьте в исходное крайне правое положение на дорожке.
2. Нажмите с помощью «мышки» кнопку «Start», а затем включите движение тележки налево (к приемнику) с помощью переключателя Р4 .
3. После прохождения измерительного экрана, находящегося на тележке (2), через измерительное устройство (4) выключите движение тележки. При этом на экране компьютера появиться значение скорости тележки (например: 0.272m/s).
4. Верните тележку в исходное положение.
5. Повторите измерения (пункты 2-4) 5 раз при движении тележки (источника) справа-налево, т.е. к приемнику и еще 5 раз при движении слева-направо, т.е. от приемника. Занесите измерения в протокол (табл.1).
6. Вычислите средние значения скости тележки к приемнику и от приемника. Занесите результаты в протокол (табл.1).
7. Нажмите кнопку «Stop». На экране возникнет график зависимости скорости тележки от номера измерения. Если по графику видно монотонно значительное уменьшение скорости тележки, то это указывает на необходимость замены батарейки, питающей электромотор тележки.
|
|
|
Движение источника при минимальной скорости vmin. |
| |||||
|
|
|
к приемнику |
от приемника |
| ||||
|
№ измерения |
f0. |
+vист. |
f |
-vист. |
f | |||
|
|
|
|
|
| ||||
|
1 |
|
|
|
|
| |||
|
2 |
|
|
|
|
| |||
|
3 |
|
|
|
|
| |||
|
4 |
|
|
|
|
| |||
|
5 |
|
|
|
|
| |||
|
Средние значения |
|
|
|
|
| |||
8. Уберите график. На экране возникнет документ «Measure». В строке управления (на экране справа наверху) нажмите на клавишу «Gauge». На экране появиться таблица под названием «Kobra 3 timer». Выберете «Counter» и откройте (рис.5).
Рис.5. Окно «Kobra - Conter».
В появившейся таблице установите: (время измерения частоты) 1 s
Start - (начало измерения от нажатия клавиши). automatically on key press
9. После просмотра (корректировки) таблицы нажмите «Continue». Возникает страница - измерение частоты. Вы видите надпись «Waite» - система находиться в режиме ожидания старта. Запустить измерения можно нажатием кнопки «Start», находящейся внизу справа.
III. Измерение частоты приемника - f.
1. Не изменяя установленную на тележке скорость движения, поместите ее в крайне правое на дорожке положение (тележка неподвижна). Дальнейшие измерения проводите, не производя лишнего шума (не разговаривая, не кашляя, не дыша в микрофон и т.п.).
2. Нажмите с помощью «мышки» кнопку «Start». В окне появится значение частоты неподвижного источника f0 (например: 40280 Гц). Вновь нажмите кнопку «Start» и вновь появится значение частоты f0. Повторите измерения 5раз и занесите значения f0 в протокол (табл.1).
3. Включите движение тележки налево (к приемнику) с помощью переключателя Р4 , а затем сразу нажмите с помощью «мышки» кнопку «Start». Когда тележка достигнет левого упора дорожки (это будет не только видно, но и слышно) выключите движение тележки. Запрещается длительное прокручивание колес тележки достигшей упора дорожки. На экране компьютера появится значение доплеровской частоты f.
4. Верните тележку в исходное положение.
5. Повторите измерения (пункты 3-5) 5 раз при движении тележки (источника) справа-налево (к приемнику) и еще 5 раз слева-направо (от приемника). Занесите измерения f в протокол (табл.1).
6. Вычислите средние значения частоты источника и приемника. Занесите результаты в протокол (табл.1).
7. Измените, скорость движения тележки на среднею, а затем на максимальную и выполните измерения и выполните измерения vист, f0 и f по разделам III и IV, заполняя таблицы 2 и таблицы 3.
Таблица 2
|
|
|
Движение источника при средней скорости vср. |
| |||||
|
|
|
к приемнику |
от приемника |
| ||||
|
№ измерения |
f0. |
+vист. |
f |
-vист. |
f | |||
|
|
|
|
|
| ||||
|
1 |
|
|
|
|
| |||
|
2 |
|
|
|
|
| |||
|
3 |
|
|
|
|
| |||
|
4 |
|
|
|
|
| |||
|
5 |
|
|
|
|
| |||
|
Средние значения |
|
|
|
|
| |||
Таблица 3
|
|
|
Движение источника при максимальной скорости vmax |
| |||||
|
|
|
к приемнику |
от приемника |
| ||||
|
№ измерения |
f0. |
+vист. |
f |
-vист. |
f | |||
|
|
|
|
|
| ||||
|
1 |
|
|
|
|
| |||
|
2 |
|
|
|
|
| |||
|
3 |
|
|
|
|
| |||
|
4 |
|
|
|
|
| |||
|
5 |
|
|
|
|
| |||
|
Средние значения |
|
|
|
|
| |||
8. По результатам таблиц 1,2,3 рассчитайте скорость ультразвуковых волн при движении источника к приемнику и от него при разных скоростях источника по формуле (5). Найдите среднею скорость ультразвуковых волн.
9. Рассчитайте скорость ультразвука по формуле (6) и сделайте вывод о возможности применения эффекта Доплера для вычисления скорости ультразвука.
Отчет о проделанной работе сдайте преподавателю.
Лабораторная работа