*ЗАДАЧА * Медный стержень длиной l=1.5м закреплен с одного конца, ** котором расположен...

+92 голосов
48.7k просмотров

*ЗАДАЧА * Медный стержень длиной l=1.5м закреплен с одного конца, на котором расположен источник продольных колебаний с частотой =8675 гц. Источник возбуждает в стержне бегущую волну е(x, t) =3cos (amegat-kx), мкм.плотность меди p=8900 модуль упругости Е=123Гпа.Получить уравнение стоячей волны., возниквющей в результате наложения бегущей и отраженной от противоположного свободного конца стержня. Определить длину стоячий волны, амплитуду, а так же расположение узлов и пучностей на длине стержня. Изобразить графический возникающую волну для моментов времени t1=T/4 и t2=T

Физика (16 баллов) | 48.7k просмотров
+101

Не совсем ясно условие закрепления конца стержня, на котором стоит источник колебаний, если его закрепить наглухо, то источник не возбудит в стержне бегущей волны, поэтому решил задачу с позиции, что источник все же подвижен.

оставил комментарий (20.2k баллов)
Дан 1 ответ
+55 голосов
Правильный ответ

Ответ:

Прежде всего найдем скорость продольной волны

c=\sqrt{\frac{E}{\rho} }=\sqrt{\frac{123*10^9}{8900} }=3718 м/с

Циклическая частота

\omega=2\pi \nu=2\pi *8675=17350\pi рад/с

Волновое число

k=\frac{\omega}{v}=\frac{17350\pi }{3718}=4.67\pi 1/м

Тогда уравнение бегущей волны примет вид

\xi(x,t)=3cos(17350\pi t-4.67\pi x)

Эта волна распространяется в прямом направлении. В свободном конце должна быть пучность смещения. От свободного конца волна должна отразиться в фазе (для того, чтобы возникла пучность). Значит уравнение отраженной волны имеет вид

\xi'(x,t)=3cos(17350\pi t+4.67\pi x)

Их сумма и даст уравнение стоячей волны

\xi_c(x,t)=\xi(x,t)+\xi'(x,t)=3cos(17350\pi t-4.67\pi x)+3cos(17350\pi t+4.67\pi x)=

=6cos(17350\pi t)cos(4.67\pi x)

Длина стоячей волны равна половине длины бегущей волны

\lambda_c=\frac{\lambda}{2}=\frac{v}{2\nu}=\frac{3718}{2*8675}=0.21 м

Амплитуда стоячей волны равна удвоенной амплитуде бегущей, т.е. 6 мкм

Узлы x_y=\pm (n+\frac{1}{2} )\frac{\lambda}{2}

На длине стержня узлы будут в точках 0,105; 0,315; 0,525; 0,735; 0,945; 1,155; 1,365 метров

Пучности x_p=\pm\frac{n}{2}\lambda

Их координаты 0; 0,21; 0,42; 0,63; 0,84; 1,05; 1,26; 1,5 метра

(20.2k баллов)
Похожие задачи