Welcome
Detta är en laboration om stående vågor på en sträng. Vi använder Pascos sonometer och studerar dessa snabba rörelser med hjälp av ett oscilloskop.
Förberedelse
- Läs om stående vågor och om resonans
- Kolla formlerna för transversella vågor på en sträng
- Gör hemlaborationen med Slinky
- Läs Pickup (gitarr) på wikipedia
- Lek med Java-simulering av en sträng
Uppställning
Vi använder Pascos sonometer, ett digitalt oscilloskop (TDS 210) och en signalgenerator (Pasco PI-8127).
Välj någon gitarrsträng och montera den i sonometern. Välj en tyngd på ungefär 1 kg för att spänna den och häng den i mitten på armen. Strängen ska ligga på två stall. Placera dem till att börja med ungefår en halv meter ifrån varandra. Placera en gitarrpickup ungefär mitt emellan de båda stallen, och koppla in signalen på oscilloskopet.
Strängarnas diameter är given i mil, som är en tusendels tum (inch). Använd mikrometerskruv och/eller våg för att se vilket är vilket. Pascos 0,020″ och 0,022″ är lindade med nickelvajer.
| ∅ (mils) | ∅ (mm) | ρ (g/m) |
|---|---|---|
| 10 | 0,25 | 0,39 |
| 14 | 0,36 | 0,78 |
| 17 | 0,43 | 1,12 |
| 20 | 0,51 | 1,50 |
| 22 | 0,56 | 1,84 |
Fri svängning
Placera detektorn nära mitten av sträckan mellan stallen. Knäppa på strängen och studera signalen på oscilloskopet. Man kan använd knappen Run/Stop i skopets vanliga auto-trigger mod, men för mätningar är det enklare att sätta trigger till “normal“. Bestäm hur perioden och frekvensen beror på avståndet mellan båda stallen. (Använd knappen measure för att få fram mätmenyn.) Stämmer resultaten med pythagoreisk musikteori? Bestäm de transversella vågornas hastighet ur mätningarna och jämför med ett beräknat värde.
Ändra nu spänningen i strängen genom att hänga tyngden på de fem olika ställen på armen (justera ställskruven vid strängens andra ände för att få armen horisontell). Hur påverkar spänningen svängningsfrekvensen? Använd programmet Logger Pro för att plotta frekvens som funktion av spänning. Använd curve fit i menyn Analysis för att bestämma exponenten i en potenslag. Jämför fitparametrerna A och B med teori.
Försök att få fram flageolettoner; vilka frekvenser har dessa?
Tvungen svängning
Strängen kan sättas i svängning med hjälp av en liten elektromagnet (driver). Strömmen får inte vara större än 0,5 ampere. Anslut den till signalgeneratorn. Elektromagneten drar gitarrsträngen till sig när strömmen är stor. Det sker alltså två gånger per period, med andra ord dubbelt så ofta som signalgeneratorns frekvens. För att magnetfältet inte ska störa pickupen, ska avståndet till drivern vara större än 10 cm.
Gör experiment 1 i Pasco handledningen.
Stroboskop
Vanliga LED-lister på 12 V anslutna till signalgeneratorn är mycket bra som stroboskopisk belysning av dessa strängar. Men om man använder sin mobil för att filma, kan man få se oväntade rörelser. Kan våglängden på strängen verkligen så kort som i denna film till exempel?