Главная - Литература

0 1 2 3 4 [5] 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

• Со стоячей ультразвуковой волной мы еще будем иметь возможность познакомиться подробнее, а сейчас необходимо приступить к настоящей проверке магнитострикционного излучателя.

Подключите, как описано выше, излучатель к генератору типа ГЗШ-63. На верхний торец ферритового вибратора положите лезвие безопасной бритвы (рис. 7). Включите генератор и, дав ему прогреться, постепенно увеличивайте частоту переменного тока, проходящего по обмотке возбуждения. Вы услышите,


Рис. 7. Опыт, иллюстрирующий резонансное возбуждение колебаний магнитострикционного вибратора. Лезвие на тор.че вибратора служит индикатором ультразвуковых колебаний

как повышается тон слабого звука, издаваемого излучателем. Начиная с частоты около 15 кГц, вы почти перестанете воспринимать этот звук. Однако! как только вы достигнете частоты порядка 19 кГц (если опыт проводится с излучателем, вибратор которого имеет длину 140 мм), вы услышите резкий дребезжащий звук, издаваемый лежащим на вибраторе лезвием.

Попробуем объяснить наблюдаемое явление. За счет чего появляется дребезжание лезвия? По-видимому, если вибратор колеблется, а лежащее на нем лезвие не успевает совершать колебания вместе с вибратором, то торец вибратора будет то ударять по лезвию, то уходить от него, и тогда возникает



дребезжащий звук. Но почему нет этого звука при частотах, отличных от 19 кГц? Видимо, следует предположить, что амплитуда колебаний вибратора на всех других испытанных вами частотах много меньше, чем на частоте 19 кГц, и лезвие успевает совершать колебания вместе с вибратором.

Проверьте правильность этих рассуждений. Уберите с вибратора лезвие и вновь медленно подводите частоту к тому ее значению, при котором ранее появлялся дребезжащий звук. Как только вы достигнете его, вы почувствуете давление на барабанные перепонки, а звука по-прежнему слышать почти не будете. Это вновь говорит о том, что при найденной частоте вибратор излучателя колеблется со значительной амплитудой, возбуждая в воздухе почти неслышимую ухом, но воспринимаемую им ультразвуковую волну.

Итак, из выполненного опыта следует, что, во-первых, для получения с помощью данного магни-тострикционного излучателя ультразвука максимальной интенсивности следует возбуждать вибратор на одной из собственных частот и, во-вторых, изготовленный вами излучатель работает так, как нужно.

Наиденная в опыте частота 19 кГц является основной собственной частотой вибратора длиной 140 мм. В этом нетрудно убедиться, если попробовать добиться резонанса на более низкой частоте. Теория показывает, что амплитуда колебаний вибратора, возбужденного на основной частоте, больше амплитуды колебаний на любой из гармоник. Поэтому во всех описанных ниже опытах вибратор излучателя совершает колебания именно на основной собственной частоте.

Задание 2. Ультразвуковые колебания магнито-стрикционного вибратора, возбуждаемого на основной собственной частоте, неслышимы, и это может в какой-то степени препятствовать уяснению сути разбираемых здесь явлений. Поэтому попробуйте поставить опыты, аналогичные описанным, в звуковом диапазоне частот.

Левой рукой возьмите за середину стеклянную трубку диаметром около 6 мм и длиной примерно



60 см. Зажатой в правой руке полотняной тряпочкой, смоченной спиртом или одеколоном, плавно без особого нажима проведите по трубке от ее конца к середине. При этом вы услышите довольно сильный чистый звук.

Выясните, появляется ли звук, если возбуждаемую трением трубку держать не за середину. Определите на слух, как зависит частота звука от длины трубки.

Задание 3. Закрепите вибратор магнитострикционного излучателя не за середину, а вблизи одного из его концов. Как при этом изменяется амплитуда колебаний вибратора? Повторите опыт с одним из описанных ниже самодельных ультразвуковых генераторов.

СКОРОСТЬ ЗВУКА В ВИБРАТОРЕ

Бегущая синусоидальная волна представляет собой распространяющиеся с постоянной скоростью области сжатий и разрежений среды. Если волна в

среде распространяется без

изменения своей формы, то, JL.

очевидно, с тон же скоростью в среде будет распространяться мгновенный им-пульс сжатия или разреже- Рис 8 к в ф ния. Таким образом, вме- для скор0сти звука в упру-сто того, чтобы искать ско- гом стержне,

рость распространения звуковой волны (это несложно, но требует знания специальных разделов высшей математики), достаточно найти скорость движения в среде короткого импульса сжатия или разрежения.

Пусть по торцу бесконечно длинного упругого стержня производится удар так, что сила F действует в течение малого промежутка времени At. За время At торец сместится на расстояние Al (рис. 8), в результате чего окажется деформированным кусок стержня длиной Скорость перемещения деформации по стержню

с = l/At. (20)



0 1 2 3 4 [5] 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52



0.001