1/17

Praktikum iz eksperimentalne nastave fizike 2

Fizika –informatika

Vježba 16 16.1. ŠIRENJE VALA IZMEðU DVA NEPOMIČNA KRAJA 16.2. ODREðIVANJE BRZINE ŠIRENJA ZVUKA U STUPCU ZRAKA

IZNAD POVRŠINE VODE 16.3. ODREðIVANJE BRZINE ŠIRENJA ZVUKA U ZRAKU-KUNDTOVA

CIJEV 16.4. DEMONSTRACIJA AKUSTIČNE REZONANCIJE 16.5. TITRANJE UŽETA 16.6. DUŽINA VALA – MELDEOV POKUS VALOVI NA VODI 16.7. DEMONSTRIRAJTE POSTANAK KRUŽNOG VALA 16.8. DEMONSTRIRAJTE INTERFERENCIJU DVA KRUŽNA VALA 16.9. PROVJERITE HUYGENSOV PRINCIP 16.10. DEMONSTRIRAJTE POJAVU DIFRAKCIJE VALOVA 16.11. DEMONSTRIRAJTE REFLEKSIJU VALA 16.12. DEMONSTRIRAJTE OVISNOST VALNE DULJINE O DUBINI VODE 16.13. PROVJERITE ZAKON LOMA VALA

Iz „Zbirke zadataka iz fizike – Priručnik za učenike srednjih škola“ autora Mikuličić-Varićak-Vernić riješite zadatke 2.59 - 2.100 (barem 60 % zadataka). Literatura: 1. Vernić-Mikuličić, Vježbe iz fizike, Školska knjiga, Zagreb, 1991. 2. Kartoteka pokusa za Praktikum iz eksperimentalne nastave fizike 3. Martinis-Vujnović-Paar, Fizika - Valovi i čestice, Svezak A i B, Školska knjiga,

Zagreb, 1986.

2/17

16.1. ŠIRENJE VALA IZMEðU DVA NEPOMIČNA KRAJA

Pribor: Ureñaj za demonstraciju stojnih valova na niti, izvor 12 V AC, funkcijski generator, motor (NTL komplet), dva stalka, 3 mufe, kuka, šipka, elastična nit, dinamometar, kolotura na držaču, mjerna vrpca.

Zadatak: 1. Demonstrirajte promjene valne duljine titranja o napetosti niti uz stalnu frekvenciju titranja. 2. Demonstrirajte u tekstu zadana titranja pomoću NTL opreme te istražite matematički i grafički ovisnost brzine titranja niti o sili napetosti niti (5 mjerenja).

Uputa:

Što će se dogoditi s valovima koji prolaze od jedne pregrade, šire se sredstvom do druge pregrade, odbijaju se i vraćaju na prvu pregradu, i tako mnogo puta? Kakav će niz valova nastati u području izmeñu dva nepomična kraja? Provedimo pokuse i saznajmo.

Sastavite aparaturu kao na slici 16.1.1. Pomoću nje možemo demonstrirati kako promjena valne duljine titranja ovisi o napetosti niti uz stalnu frekvenciju titranja. Izvor napajanja je 12 V AC. Ureñaj titra jer elektromagnet stalno privlači željezni jezičac na kojem je zavezana nerastezljiva nit. Drugim krajem, gore, nit je zavezana na vijak pomoću kojeg napinjete ili opuštate nit. Uz stalnu frekvenciju titranja demonstrirajte titranje niti s jednim, dva i tri trbuha (tj. titranje s λ/2, λ i 3λ/2).

Slika 16.1.1.

Ako raspolažemo izvorom vibracija različitih frekvencija možemo izvesti i pokuse u kojima ćemo vidjeti ovisnost brzine titranja niti o sili napetosti niti. Stoga sastavimo aparaturu kao na slici 16.1.2.

Slika 16.1.2.

3/17

Mijenjamo frekvenciju titranja motora počevši od najmanjih vrijednosti (množitelj) i najmanje amplitude funkcijskog generatora (output level). Oblik vala zapaža se samo kada frekvencija motora poprimi neke posebne vrijednosti. Tada nit pokazuje izobličenja jasnih oblika (Slika 16.1.3.).

Analizirajmo pokus: - Označava li takvo titranje val koji

napreduje? - Što je karakteristično za takvo titranje? - Kako razmak granica utječe na duljinu

vala? - Kakav oblik ima nit u nekom odabranom

trenutku?

Slika 16.1.3. Prvo svojstvo vala Pojava ima oblik vala, ali val se ne širi, već stoji. Nazovimo ga stojnim valom. Stojni val ima trbuhe i čvorove. Drugo svojstvo vala Nit ne može istodobno biti u položaju trbuha s obje strane ravnotežnog položaja. Pri titranju vidimo cijelu površinu, no nit se u jednom trenutku nalazi samo u jednom položaju. Stoga u pojedinim trenucima val zauzima različite položaje (Slika 16.1.3.). Ono što vidimo je dakle, amplituda stojnog vala, a zbog tromosti oka ne vidimo niz mnogobrojnih položaja niti izmeñu amplituda. Treće svojstvo stojnog vala U jednom trenutnom položaju nit pokazuje oblik vala. Ustanovimo kako se duljina tog vala odnosi prema razmaku pregrada. Najprije promatrajmo stojni val s najmanjim brojem trbuha, a onda s više njih:

Stojni val s jednim trbuhom 2

λ=l

Stojni val s dva trbuha λλ ==2

2l

Stojni val s tri trbuha 2

3λ=l

Izvedimo opće pravilo o odnosu izmeñu pregrada i duljine vala

l =________________ Razmislite:

- Postoji li ureñaj kojim bismo mogli ustanoviti položaj niti u jednom kraćem vremenskom intervalu?

- Koliki je razmak izmeñu dva susjedna čvora? - Kako to da val stoji iako je sasvim sigurno da se valovi izmeñu granica šire u oba

smjera?

4/17

Eksperimentalni zadatak Sastavimo pokus prikazan na slici 16.1.2. Nategnimo nit proizvoljnom silom tako da uzmete kraj dane elastične niti. Metrom izmjerimo duljinu niti l, a dinamometrom napetost niti F. Frekvenciju mijenjate dok ne uspostavite titranje s 1 valnom duljinom. Izvršite 5 mjerenja frekvencije za različite napetosti niti. Izračunajmo brzinu širenja valova v od kojih nastaje stojni val. Podatke upisujmo u tablicu. Ustanovimo kako brzina vala v ovisi o napetosti niti F. Tu ovisnost prikažite grafički i matematički. Napravite graf na milimetarskom papiru. Nekoliko primjera stojnih valova Razmotrite kako izgleda stojni val u sredstvu s učvršćenim krajevima. Docrtajte novu sliku

na slici 16.1.4. tako da je 2

5λ=l .

Može li se val odbiti i pojaviti stojni val na neki drugi način? Kako bi izgledao stojni val kada bi jedan kraj sredstva bio slobodan? Javlja li se na slobodnom kraju čvor ili trbuh? Razmotrite crtež stojnog vala (Slika 16.1.4.) i pokažite gdje se nalazi desni kraj ako je slobodan?

Slika 16.1.4.

Možete li ustanoviti opće pravilo koje povezuje razmak l i valnu duljinu, ako je jedan kraj nepomičan, a drugi slobodan?

l =________________

Stojni se val pojavljuje i onda kada su oba kraja slobodna (Slika 16.1.4. – primjer c). Hoće li se tada na krajevima javiti čvorovi ili trbusi. Možete li u tom slučaju izvesti opće pravilo koje povezuje duljinu sredstva l i valnu duljinu?

l =________________

Stojni val na elastičnoj šipci. Val se širi jednom tankom elastičnom šipkom učvršćenom na različite načine (Slika 16.1.5.). Pri kojem od označenih učvršćenja a, b, c mogu nastati stojni valovi oblika prikazanih na sličicama A, B, C, D, E, F i G? Prepoznajte i povežite način titranja šipke s načinom učvršćenja.

Slika 16.1.5.

5/17 Riješimo ove probleme: U proučavanju stojnih valova ustanovili smo opće matematičko pravilo koje povezuje valnu duljinu i razmak meñu krajevima titrajućeg sredstva:

a) kada je jedan kraj nepomičan a drugi slobodan b) kada su oba kraja slobodna c) Kada su oba kraja nepomična.

Ako je osnovna frekvencija u tim sredstvima f0, navedite umnoške koji odgovaraju njezinim harmonicima.

6/17

Zvučni val –primjer longitudinalnog vala Prolaskom longitudinalnog vala tvar se sabija i razrjeñuje: na svakom se mjestu s vremenom izmjenjuju zgušnjenja i razrjeñenja. U jednom trenutku u sredstvu su izmjenično rasporeñena zgušćenja i razrjeñenja (Slika 16.6.).

Slika 16.2.1.

Pomaci čestica u području izmeñu dva razrjeñenja prikazani su na Slici 16.7.a. Zamišljamo da su čestice u sredstvu u koje val još nije zašao rasporeñene u prosjeku jednoliko, na jednakim razmacima. Pri tome se na putu vala čestice pomiču na pravilan način. Svaki pomak odgovara jednoj elongaciji. Elongacije udesno ucrtajmo iznad osi (kao pozitivne), a one ulijevo ispod osi (kao negativne). Vrhove im spojimo krivuljom kako je započeto na Slici 16.7.b. Što mislite, koju matematičku funkciju prikazuje dobiveni graf?

Slika 16.2.2.

Izravna posljedica zvučnog vala je promjena lokalne gustoće sredstva. Ucrtajmo promjenu gustoće na slici 16.7. Na slici uočavamo mjesta na kojima se gustoća nije promijenila te mjesta najveće promjene gustoće (porasta i smanjenja). Ucrtajmo ta mjesta na os apcise na slici c. Pri tom najvećoj gustoći dajmo pozitivnu vrijednost, a najmanjoj gustoći negativnu, pa te vrijednosti spojimo valovitom krivuljom. Promjena gustoće plina uzrokuje promjenu tlaka. Tlak se povećava s povećanjem gustoće. To ima bitne posljedice: zvučni val djeluje silom na predmete. Zato ga i čujemo; mijenjaju se pritisci na bubnjić u ritmu titranja zraka. Zbog prejakog zvuka mogu nas i zaboljeti uši. Jak zvuk oštećuje sluh, a može izazvati trajnu gluhoću i zdravstvene tegobe. Razmislimo

1. Gdje je najveće zgušćenje, a gdje najveće razrjeñenje sredstva? Kakve su elongacije čestica na tim mjestima?

2. Gdje se gustoća sredstva ne mijenja: a) na mjestu gdje elongacije čestica imaju jednak smjer b) gdje su elongacije čestica suprotnog smjera?

7/17

16.2. ODREðIVANJE BRZINE ŠIRENJA ZVUKA U STUPCU ZRAKA IZNAD POVRŠINE VODE

Pribor: Šuplja cijev, posuda, stalak, 2 glazbene vilice, batić, čaša, gumeno crijevo, voda.

Zadatak: 1. Izračunajte brzinu zvuka u zraku pomoću glazbene viljuške u stupcu zraka iznad površine vode za 2 ponuñene viljuške. 2. Odgovorite na postavljena pitanja.

Uputa:

Procijenimo brzinu širenja zvuka u stupcu zraka iznad vode. Upotrijebimo glazbenu viljušku poznate frekvencije. Frekvencija je zapisana na viljušci. Pokus izvedite prema slici 16.2.4.

Slika 16.2.3. Slika 16.2.4. Vilicu držite što bliže cijevi. Cijev postepeno izvlačimo iz vode dok prvi put ne čujemo pojačanje zvuka. Kako tada izgleda stojni val? Nacrtajte ga. Kolika mu je valna duljina? Kada ustanovimo valnu duljinu, odredimo i brzinu širenja zvuka u zraku. Ako je cijev dovoljno duga, pri daljnjem izvlačenju čut ćemo i drugi put pojačanje zvuka. Opet se pojavljuje stojni val. Nacrtajmo pretpostavljeni izgled stojnog vala. Odredimo mu valnu duljinu i izračunajmo brzinu širenja vala u sredstvu. Provjerite svoje znanje:

1. Koliko čvorova ima stojni val u zatvorenom prostoru kada se pojavi titranje osnovne frekvencije? Je li to najmanja ili najveća valna duljina stojnog vala koja se može pojaviti u zatvorenom prostoru.?

2. Izračunajmo:

a) Ako je prostorija duga 5 m, koliko puta zvuk može prijeći njezinu dužinu za 0,1 s? b) Koliko kasnije do nas dopire zvuk ako se najprije odbije o zid dvorane udaljen od

nas 45 m, a izvor zvuka je pored nas.

8/17

16.3. ODREðIVANJE BRZINE ŠIRENJA ZVUKA U ZRAKU-KUNDTOVA CIJEV

Pribor: Generator zvučnih valova ili funkcijski generator, pojačalo, Kundtova cijev s zvučnikom, piljevina.

Zadatak: Izračunajte brzinu zvuka u zraku pomoću Kundtove cijevi za 3 različite frekvencije (raspon od 300-2000 Hz).

Uputa:

Slika 16.3.1.

Membrana zvučnika pobuñuje na titranje zrak zatvoren u staklenoj cijevi. Kada se klip, kao pomični zid, postavi u točno odreñeni položaj, prah na dnu cijevi raširi se u trbusima stojnih valova, a ostane nepomičan na čvorovima. Odredite duljinu valova mjereći mjernom vrpcom, a poznavajući frekvenciju izračunajte brzinu zvuka u zraku. Pojačalo služi kako bismo pojačali signal funkcijskog generatora na zvučniku.

9/17

16.4. DEMONSTRACIJA AKUSTIČNE REZONANCIJE

Pribor: Plastelin, uteg od 2 kg, batić, dvije glazbene vilice istih tonova na rezonantnoj kutiji.

Zadatak: 1. Demonstrirajte akustičnu rezonanciju pomoću 2 glazbene viljuške. 2. Odgovorite na postavljena pitanja.

Uputa:

Provedimo pokus s akustičnim viljuškama. Raspolažemo s dvije akustične viljuške jednakih vlastitih frekvencija. Jednu viljušku udarimo, ona zatitra. Zvučnim titrajima oglasi se i druga viljuška, makar je bila postavljena nekoliko metara podalje od prve. Kako bi se pobuñena viljuška bolje čula, prvu viljušku treba na vrijeme prigušiti.

Slika 16.4.1.

Razmislimo i izvedimo pokuse: - Što će se dogoditi ako na jednu akustičnu viljušku zalijepimo plastelin. Zašto? - Čemu služi drvena šuplja kutija ispod akustične viljuške? Kako se zove ta kutija? Što će se dogoditi s jakošću zvuka, ako kutiju zatvorimo rukom, a što ako pritisnemo utegom? Možete li ulogu te kutije usporediti s ulogom koju imaju zvučni ormarići u kojima su ugrañeni zvučnici? Gdje imamo još primjer takvih kutija (glazbena kultura)? - Je li vam poznato kako su neki pjevači mogli svojim glasom dovesti do titranja i prskanja staklenih predmeta (čaša za vino)? - Znate li kako postoji pravilo u svim vojskama kako se prilikom prelaska mostova, takoñer i u zgradama, ne stupa već ide običnim korakom? Što mislite zbog čega je uvedeno to pravilo?

10/17

16.5. TITRANJE UŽETA

Pribor: Gumeno uže duljine nekoliko metara, duža elastična spiralna opruga, batić, stolna stega, mufa, šipka stativa, prsten, debelo uže i tanko uže.

Zadatak: Demonstrirajte vježbe s titranjem užeta i opruge.

Uputa:

Gumeno uže duljine 10 ili više metara (ili duža elastična spiralna opruga), učvrstimo za zid, a drugi kraj držimo rukom.

Slika 16.5.1.

1. U blizini ruke štapom udarimo po gumenom užetu. Udarac neka bude brz i jak (Slika 16.5.1.1). Ako je na učvršćeni kraj stigao brijeg vala, kako se odbio val? Kako to fizikalno nazivamo?

Na užetu se pojavi uleknuće, koje putuje duž užeta sve do zida, tamo se odbije, dospijeva do ruke, gdje se ponovo odbija. To se ponavlja nekoliko puta.

Gumeno uže nalik je na veliki broj meñusobno povezanih njihala. Zatitra li jedno od njih, energija se s tog njihala prenosi na drugo, pa s drugog na treće itd. sve do zida, odakle se energija prenosi u suprotnom smjeru.

2. Izvedimo udarac u sredini užeta! Energija se širi u obliku dvaju polovičnih uleknuća, od kojih jedno putuje prema zidu,

drugo prema ruci. Tu se uleknuća odbijaju i putuju jedan prema drugome u susret. Promatrajmo susret odbijenih uleknuća u sredini užeta.

3. Na slobodnom kraju užeta izvedimo nekoliko kratkih i jakih trzaja gore i dole (Slika 16.5.1.2).

Na užetu se pojavljuju valovi koji putuju prema zidu. Gibanje tih valova, nalik je na gibanje zmije. Na prvi pogled čini se da putuje uže, no u stvari putuju uleknuća, koja sačinjavaju valove. Svaki se val sastoji od brijega i dola.

11/17

4. Na slobodnom kraju užeta izvodimo duže vremena kratke i jake trzaje (Slika 16.5.1.3.). Zbog trzaja nastaju valovi, koji se od zida odbijaju ali se na povratku susreću s valovima koji nadolaze. Dolazeći i odbijeni valovi udružuju se u valove, koji ne putuju nego stoje na mjestu, pa se zbog toga zovu stojni valovi. Demonstrirajte titranje titranje niti s jednim, dva i tri trbuha (tj. titranje s λ/2, λ i 3λ/2).

5. Kako se reflektira val na užetu ako je kraj slobodan (za izvoñenje pokusa trebat će vam

stolna stega, mufa, šipka stativa i lagani prsten)? 6. Što se dogaña s valom koji nailazi s tanjeg na deblje uže (za izvoñenje pokusa trebat će

vam stolna stega, mufa, šipka stativa, deblje i tanje uže)? 7. Uzmite elastičnu spiralnu oprugu i na podu demonstrirajte transverzalne stojne valove.

Slika 16.5.2.

8. Uzmite elastičnu spiralnu oprugu i na podu demonstrirajte longitudinalne stojne valove tako da odreñeni broj zavoja zahvatite rukom (oko 1,5 m), povučete prema sebi i pustite.

Slika 16.5.3.

Napomena: Frekvencija trzanja mora biti u odreñenom odnosu s dužinom užeta. Kako bi pokus u

potpunosti uspio, treba mijenjati brzinu trzaja. Dobri se rezultati mogu postići i na taj način, da se trzaj izvede s obje strane užeta odjednom.

12/17 16.6. DUŽINA VALA – MELDEOV POKUS

Pribor: Vilica za infrazvuk, nit, batić, utezi, mjerna vrpca.

Zadatak: Izvedite Meldeov pokus.

Uputa: Na nit dužine 1,2 m koju smo prebacili preko ruba stola, objesimo uteg (U) a slobodni kraj učvrstimo na krak villice za infrazvuk (V) kao što pokazuje slika.

1. Slobodnom rukom stisnemo krakove viljuške, pa ih zatim brzo pustimo!

Kraci viljuške počinju titrati. Energija se s viljuške prenosi na nit na kojoj se pojavljuju valovi. Valovi se od ruba stola odbijaju i udružuju s valovima koji nadolaze. Tako nastaju stojni valovi. Produženjem ili skraćivanjem niti, može se postići čisto titranje, nakon čega valove možemo prebrojati.

Slika 16.6.1. Svaki val se sastoji od brda i doline. Prebrojimo li sva brda i sve doline i dobiveni broj

podijelimo s brojem 2, naći ćemo broj valova. Iz dužine niti i broja valova možemo izračunati dužinu vala. Dužinu vala označujemo

grčkim slovom λ (lambda). Primjer: Na niti dužine 98 cm, imali smo 7

brjegova odnosno dola vala. Kolika je dužina vala?

Ukupni broj valova 5,32:7 ==n

cm 285,3

98 ==λ

Dužina vala iznosi 28 cm. Kolika bi bila dužina vala, ako bi na dužini od 98 cm imali svega 5 brjegova odnosno

dola? 2. Povećajmo uteg U dva puta i ponovo izmjerimo dužinu vala!

Smanjivanjem ili povećavanjem utega U možemo utjecati na dužinu vala.

3. Podesimo težinu utega i dužinu niti tako, da na čitavoj dužini dobijemo svega jedan i po val.

U tom valu postoje tri točke u kojima čestice uopće ne titraju.

Slika 16.6.2.

Te su točke na gornjoj slici označene slovima Č1, Č2 i Č3 . Te se točke zovu čvorovi. Pored čvorova važni su i trbusi označeni na slici slovom T, odnosno T1. Čestice koje se nalaze u tim točkama imaju najveću amplitudu. One kod titranja prevaljuju najduži put. Udaljenost Č1, T, Č2, zove se brijeg vala, a udaljenost Č1, T1, Č2 dol vala. Č1, Č3 je dužina vala

13/17

VALOVI NA VODI

Valovi na vodi su vrlo pogodni za proučavanje valnog gibanja. To ćemo pokazati nizom pokusa u kojima će kao osnovni pribor poslužiti ureñaj WSP-220 s dijelovima za pobuñivanje i proučavanje valova na vodi. Ureñaj se priključuje na gradsku mrežu pomoću kabela.

Na slici 16.7.1. prikazan je takav jedan ureñaj s kadom za valove (1) i vibratorom (2). Kada za valove je okrugla aluminijska posuda promjera 22,5 cm koja ima tri vijka za horizontalno podešavanje. Za pravilno rukovanje ureñajem preporuča se slijedeći redoslijed montiranja: šipku stativa naviti na jedan od ležaja koji se nalaze oko kondenzira, a zatim postavimo objektiv sa zrcalom (5) koje nam služi za projiciranje slike u željenom pravcu. Vibrator (2) pričvrstimo na gornju ploču kućišta (kao na slici 16.7.1.). Kadu postavimo na kondenzor (velika leća na gornjoj ploči ureñaja) i u nju sipamo odreñenu količinu vode. U kadu stavljamo jednu od prepreka (reflektora) (slika 16.7.2.), a na vrh vibratora jedan od pobuñivača (slika 16.7.3.) ovisno o zadatku kojeg izvodimo. Slika 16.7.1.

linearna prepreka linearna prepreka s više pukotina

polukružna prepreka

kružna prepreka s više pukotina

Slika 16.7.2.

Priključivanje na izvor električne energije se vrši na način da se vibrator spoji na gornje dvije priključnice na prednjem dijelu ureñaja (3). Ureñaj se uključuje tako da se podigne ručica (6) i pomakne u lijevo. Tada se upali svjetlo i vibrator počinje raditi. Da bi se bolje promatrale slike valova, vrši se stroboskopsko osvjetljavanje i dobre kontrastne slike se dobiju kada se dobije 50 svjetlosnih impulsa u sekundi. Pomicanjem ručice (6) u drugi položaj pali se stroboskop, a broj impulsa stroboskopa se regulira zakretanjem ručice (6), koja je ujedno i sinkrotonski potenciometar, na način da se prvo okrene sasvim ulijevo, a zatim se polako okreće u desno do trenutka kad se val potpuno umiri. Tada je frekvencija svjetlosnih impulsa stroboskopa jednaka frekvenciji gradske mreže.

jednopolni pobuñivač dvopolni

pobuñivač linearni

pobuñivač linearni pobuñivač

s više pukotina

Slika 16.7.3.

14/17

16.7. DEMONSTRIRAJTE POSTANAK KRUŽNOG VALA

Pribor: Ureñaj WSP-220, jednopolni pobuñivač, voda.

Zadatak: Demonstrirajte postanak kružnog vala na vodi.

Uputa: Jednopolni pobuñivač pričvrstimo na vibrator. Ručicu (6) stavimo u drugi položaj kako bismo imali stroboskopsko osvjetljenje. Ako jedan djelić materijalnog sredstva zatitra, što se postiže jednopolnim pobuñivačem uočit ćemo da se poremećaj prenosi na ostale dijelove materijalnog sredstva – nastaje kružni val. Nacrtajte izgled dobivenih valova. 16.8. DEMONSTRIRAJTE INTERFERENCIJU DVA KRUŽNA VALA

Pribor: Ureñaj WSP-220, dvopolni pobuñivač, voda.

Zadatak: Demonstrirajte interferenciju dva kružna vala na vodi.

Uputa: Dvopolni pobuñivač pričvrstimo na vibrator. Ručicu (6) stavimo u drugi položaj kako bismo imali stroboskopsko osvjetljenje. Dvopolnim pobuñivačem nastaju dva kružna vala istih frekvencija, bez fazne razlike. Nastaje interferencija valova, a rezultantni val ima oblik hiperbola. Nacrtajte izgled dobivenih valova.

16.9. PROVJERITE HUYGENSOV PRINCIP Pribor: Ureñaj WSP-220, pobuñivač za linearne valove, dvije linearne prepreke (duljine 5

cm), višepolni pobuñivač, jednopolni pobuñivač, kružna prepreka s više pukotina, voda.

Zadatak: Pomoću danih pokusa provjerite Huygensov princip.

Uputa: Pokus 1. Pobuñivač za linearne valove pričvrstimo na vibrator. Na nekoj udaljenosti od pobuñivača postavimo dvije linearne prepreke tako da tvore pukotinu promjera oko 4 mm. Ručicu (6) stavimo u drugi položaj kako bismo imali stroboskopsko osvjetljenje. Kad pobuñivač zatitra, što primjećujete iza pukotine? Nacrtajte izgled dobivenih valova. Usporedite sa slikom iz vježbe 16.7. Pokus 2. Na vibrator pričvrstimo višepolni pobuñivač. Ručicu (6) stavimo u drugi položaj kako bismo imali stroboskopsko osvjetljenje. Kad pobuñivač zatitra, što primjećujete? Nacrtajte izgled dobivenih valova.

15/17

Pokus 3. U kadicu stavimo kružnu prepreku s više pukotina tako da otvoreni dijelovi strše uvis, a voda doseže tako da se valovi mogu širiti kroz pukotine. Na vibrator pričvrstimo jednopolni pobuñivač tako da njegov vrh bude u sredini kružne prepreke s više pukotina. Ručicu (6) stavimo u drugi položaj kako bismo imali stroboskopsko osvjetljenje. Kad pobuñivač zatitra, što primjećujete oko kružne prepreke s više pukotina? Nacrtajte izgled dobivenih valova. Kakve zaključke možete izvesti iz ova tri pokusa? Iskažite Huygensov princip 16.10. DEMONSTRIRAJTE POJAVU DIFRAKCIJE VALOVA

Pribor: Ureñaj WSP-220, linearni pobuñivač, linearna prepreka (duljine 5 cm), voda.

Zadatak: Demonstrirajte pojavu difrakcije valova na vodi.

Uputa: Pobuñivač za linearne valove pričvrstimo na vibrator. Vibrator otpojimo s priključnica (3) na prednjem dijelu ureñaja. Ručicu (6) stavimo u prvi položaj kako ne bismo imali stroboskopsko osvjetljenje. Valove proizvodimo u impulsima (rukom pritišćemo vibrator u proizvoljnim vremenskim intervalima). Što primjećujete? Nacrtajte izgled dobivenih valova.

16.11. DEMONSTRIRAJTE REFLEKSIJU VALA

Pribor: Ureñaj WSP-220, linearni pobuñivač, linearna prepreka, jednopolni pobuñivač,

polukružna prepreka, voda.

Zadatak: Pomoću danih pokusa demonstrirajte refleksiju valova na vodi. Uputa: Pokus 1. Linearni pobuñivač pričvrstimo na vibrator. U kadicu stavimo linearnu prepreku. Ručicu (6) stavimo u drugi položaj kako bismo imali stroboskopsko osvjetljenje. Linearnim pobuñivačem proizvodimo valove i to tako da mijenjamo smjer širenja valova. Neka se prvo val giba smjerom okomitim na prepreku, a zatim neka pada na prepreku pod nekim kutom. Što primjećujete? Kako se ravni val reflektira? Nacrtajte izgled dobivenih valova. Ako bismo i kvantitativno željeli dokazati zakon refleksije valova, na držač meñuslika (4) postavimo staklenu ploču sa kutomjerom. Tada možemo izmjeriti upadni i reflektirani kut.

16/17 Pokus 2. Jednopolni pobuñivač pričvrstimo na vibrator. U kadicu stavimo linearnu prepreku. Ručicu (6) stavimo u drugi položaj kako bismo imali stroboskopsko osvjetljenje. Što primjećujete? Kako se kružni val reflektira? Nacrtajte izgled dobivenih valova. Pokus 3. Linearni pobuñivač pričvrstimo na vibrator. U kadicu stavimo polukružnu prepreku. Ručicu (6) stavimo u drugi položaj kako bismo imali stroboskopsko osvjetljenje. Što primjećujete? Uočite žarište te ga označite na zastoru. Kako se ravni val reflektira od polukružne prepreke? Nacrtajte izgled dobivenih valova. Što se dogodi ako jednopolnim pobuñivačem proizvedemo kružni val u žarištu polukružne prepreke? Nacrtajte izgled dobivenih valova.

16.12. DEMONSTRIRAJTE OVISNOST VALNE DULJINE O DUBINI VODE

Pribor: Ureñaj WSP-220, linearni pobuñivač, dvije staklene ploče polukružnog oblika, voda.

Zadatak: Demonstrirajte ovisnost valne duljine o dubini vode.

Uputa: Linearni pobuñivač pričvrstimo na vibrator. Ručicu (6) stavimo u drugi položaj kako bismo imali stroboskopsko osvjetljenje.

Ako se val proizvede u vodi čiju dubinu možemo mijenjati, uočit ćemo kako se i valna duljina mijenja. Smanjenjem dubine smanjuje se i valna daljina (što se još mijenja?). U kadu za valove stavimo staklenu ploču polukružnog oblika (slika 16.12.1.) i nasipajmo toliko vode da debljina vodenog sloja iznad ploče bude konstantna (svega par milimetara). Podesimo pobuñivač da stoji okomito na promjer polukruga staklene ploče u dubljoj vodi.

Nacrtajte izgled dobivenih valova.

Ako bismo i kvantitativno željeli dokazati da valna duljina ovisi o dubini vode, na držač meñuslika (4) postavimo staklenu ploču sa dvije paralelne crte. Usporedimo broj valova koji nastaje izmeñu tih crta bez ploče i kad stavimo staklenu ploču.

Slika 16.12.1.

17/17

16.13. PROVJERITE ZAKON LOMA VALA

Pribor: Ureñaj WSP-220, linearni pobuñivač, staklena ploča polukružnog oblika, voda.

Zadatak: Provjerite zakon loma vala.

Uputa: Linearni pobuñivač pričvrstimo na vibrator. Ručicu (6) stavimo u drugi položaj kako bismo imali stroboskopsko osvjetljenje, slično kao u prethodnom pokusu. Ako ravni val prijeñe iz duboke u plitku vodu, mijenja se valna duljina. Dubina vode djeluje na valove isto kao optička gustoća sredstva na svjetlosne valove. Ako valna fronta ne pogodi okomito graničnu liniju izmeñu plitke i duboke vode, može se uočiti lom vala. U kadu postavimo stakleno tijelo polukružnog oblika tako da nad pločom dobivamo pliću vodu, a pored ploče dublju. U dubljoj vodi proizvodimo ravni val i to pod izvjesnim kutom prema graničnoj površini. Nacrtajte izgled dobivenih valova. Ako bismo i kvantitativno željeli dokazati zakon loma valova, na držač meñuslika (4) postavimo staklenu ploču sa kutomjerom. Tada možemo izmjeriti upadni kut i kut loma valova.