自制魚洗振動頻率測量儀

[摘 要] 利用生活中常見材料制作出簡易機械振子作為魚洗的振源，測量魚洗的固有頻率。

[關 鍵 詞] 機械振子；魚洗；固有頻率

[中圖分類號] G623 [文獻標志碼] A [文章編號] 2096-0603（2016）15-0027-01

關于“魚洗”振動現象的研究前人不管在理論上還是在實驗上都做了大量的研究與實踐，理論結果和實驗結果也相吻合，但所需測量裝置較為精密，且價格昂貴。筆者通過利用生活中常見的的實驗材料和普通高校實驗室中常用的儀器，就能實現對“魚洗”振動頻率的測量，大大降低了實驗成本，提高了實驗的趣味性和可推廣性，全套儀器裝置如圖1所示。

一、振子的制作

日常生活中，用手摩擦水盆邊緣，可引發盆體共振，發出嗡嗡聲，盆壁與水面接觸處可見到梳齒狀的“棱波”，棱波波長短，頻率低。因此筆者選用25W8Ω的低音長沖程揚聲器作為振源。用車軸將兩個車輪連接好后，再用熱熔膠將其黏在揚聲器的防塵罩上，就使揚聲器變成了一個造價低廉的機械振子，如圖2所示。之后再利用薄鋁片，將喇叭固定在底座上，根據魚洗的高度，調節揚聲器的位置，如圖3所示。

二、儀器的連接與調試

將兩個揚聲器與40W8Ω功率的放大器的輸出端連接，再將功率放大器的信號輸入端與RIGOL-DG1022型信號源的輸出端連接。接通功率放大器電源，打開信號發生器，調節輸出頻率和振子的位置，當輸出頻率為122HZ時，可觀察到水面形成4個波腹，改變輸出功率可形成水花飛濺，如圖4所示。

三、魚洗振動頻率的測量

參考徐勞立《魚洗振動頻率的分析和測量》一文中的理論模型和計算方法，利用公式：

可計算出魚洗盆的固有振動頻率，其中銅的密度ρ=8.97×103kg/m3，楊氏模量E=1.24×1011N/m2，噴水處盆半徑a=0.13m，盆壁厚h=0.0015 m（測量的是盆壁邊緣處），σ為泊松比，常取σ=0.3，得出？自=121Hz，與實驗測量結果近似。

參考文獻：

[1]吳志賢，高惠濱，張貴清.關于“魚洗”振動現象的探討[J].物理實驗，1992（6）：261-262.

[2]徐勞立.魚洗振動頻率的分析和測量[J].物理實驗，2004（6）：42-43.