செய்முறைகள் · சோதனை 13
சோதனை இல. 13
இழுக்கப்பட்ட நாணின் அலைவெண்ணுக்கும் அதிரும் நீளத்துக்கும் இடையேயான தொடர்பு (சொனோமீட்டர்)
🎯 நோக்கம்
சொனோமீட்டரால் இழுக்கப்பட்ட கம்பியின் அலைவெண் $f$ மற்றும் அதிரும் நீளம் $l$ இடையே $l \propto 1/f$ எனும் தொடர்பைச் சரிபார்த்தல்.
🧰 கருவிகளும் பொருட்களும்
சொனோமீட்டர், நிறை தொகுப்பு, 2 kg நிறை, மெல்லிய காகித rider, அறியப்பட்ட அலைவெண் கொண்ட ஆறு ஒலிக்கவை தொகுப்பு.
📐 கொள்கை
இழுவை $T$, அலகு நீள திணிவு $m$ மாறாமல் இருக்க, $l$ vs $1/f$ வரைபடம் தொடக்கப் புள்ளி வழியாகச் செல்லும் நேர்கோடாக இருந்தால் $l \propto 1/f$ சரிபார்க்கப்பட்டது:
$f = \dfrac{1}{2l}\sqrt{\dfrac{T}{m}}$
$l = \dfrac{1}{2}\sqrt{\dfrac{T}{m}} \cdot \dfrac{1}{f}$
$l = \dfrac{1}{2}\sqrt{\dfrac{T}{m}} \cdot \dfrac{1}{f}$
🔬 செய்முறை
- கம்பியில் தொடக்க இழுவையாக 2 kg ஐ தொங்கவிடுக. இரு bridge-களை சிறிய இடைவெளியில் வைத்து, rider-ஐ கம்பி நடுவில் வைக்க.
- அதிக அலைவெண் கொண்ட fork-ஐ (குறுகிய resonance நீளம் கிடைக்கும்) தேர்வுசெய்து, அதை அதிர்வுறச் செய்து சொனோமீட்டர் பெட்டி மீது வைக்க.
- Bridge இடைவெளியை அதிகரித்து, rider கம்பியிலிருந்து திடீரெனத் தூக்கி எறியப்படும் தருணத்தில் $l$ ஐ அளக்க. $f$-உடன் சேர்த்து பதிக.
- அலைவெண்ணை இறங்கு வரிசையில் தேர்வுசெய்து மீள் செய்து, ஆறு $(f, l)$ சோடிகளை அட்டவணை 13.1-இல் பதிக.
- $l$ vs $1/f$ வரைபடம் வரைக — origin வழியாக நேர்கோடாக இருந்தால் தொடர்பு சரிபார்க்கப்பட்டது.
📊 அளவீடுகள்
அட்டவணை 13.1: $f$ (Hz), $l$ (cm), $1/f$ (Hz⁻¹) — ஆறு வரிசை. தொங்கும் நிறை $M$ ஐ அட்டவணைத் தலைப்பில் பதிக.
🧮 கணக்கீடு
சாய்வு $= \tfrac{1}{2}\sqrt{T/m}$ (cm·Hz)
நேர்கோடு + origin வழி = $l \propto 1/f$ சரிபார்க்கப்பட்டது
நேர்கோடு + origin வழி = $l \propto 1/f$ சரிபார்க்கப்பட்டது
⚠ முன்னெச்சரிக்கைகள்
- இழுவை $T = Mg$ முழு சோதனை முழுவதும் மாறாமல் இருக்க — நிறையை சேர்க்கவோ எடுக்கவோ கூடாது.
- அதிக அலைவெண் கொண்ட fork-ஐ முதலில் பயன்படுத்துவது நல்லது — bridge இடைவெளி குறுகியது.
- அதே ஒரே வகை கம்பி (same $m$) முழுச் சோதனைக்கும் பயன்படுத்தப்பட வேண்டும்.
- Rider-ஐ ஒவ்வொரு அளவீட்டுக்கும் முன் கம்பியின் நடுவில் சரியாக மீள்-வைக்க.
✅ முடிவு
$l$ vs $1/f$ வரைபடம் நேர்கோடாக origin வழியாக அமைந்தால் $l \propto 1/f$ சரிபார்க்கப்பட்டது.
குறிப்புResonance துல்லியத்துக்கு beats / hearing முறையை (சோதனை 12 note பார்க்க) பயன்படுத்தலாம். rider-ஐ vibrate செய்யாத கம்பியில் வைப்பதே உகந்தது — மிக கணமான rider-ஆக இருந்தால் resonance trigger-ஐ தாமதப்படுத்தும்.
NIE Physics Practical Handbook (2017) · Experiment 13, pp.30–31