Waves and Sound

Experiment Report

In this activity, you will be writing and submitting an experiment report on the assigned module experiment in Canvas.

The Experiment Report must be submitted utilizing the following format, based on the results of the assigned module experiment.

Physics Experiment Report Format

Name: Do not expect credit if not included.

Title: The experiment name. Do not include the Module number. Again, do not expect credit if not included.

Hypothesis

A hypothesis is a statement the experiment is designed to test or disprove. Note: experiments are designed to test or disprove, not prove, hypotheses as there are always additional tests that could be performed. Hypotheses should make specific, testable predictions and are often in IF-THEN form, e.g., “if x is changed, then y will occur.” A hypothesis answers the question, “What is the point of the experiment”?

NOT a hypothesis: “to prove Newton’s 2nd law” or “to see what happens if I…”

IS a hypothesis: “if an object moves with constant velocity, then its distance will increase linearly with time

Overview

The Overview is a paragraph describing the approach or strategy used to test the hypothesis. It should include what was tested and how it was tested.

Procedures

See Experiment Instructions (use this phrase; do not include the actual procedures from the experiment).

Results

State the most important numerical, graphical or qualitative results obtained from performing the experiment. If there is a data table, include it here.

Uncertainty & Error

Discuss sources of uncertainty (due to limited measurement precision, e.g., length measured to the nearest millimeter) and error. Sources of error include modeling errors (differences between the physical system your predictions are based on, and the real system) and experimental errors, both systematic (errors that always shift results in one direction) and random (equally likely to cause overestimates and underestimates). For computer simulations, discuss real-world sources of uncertainty or error that were not simulated.

Conclusion/Summary

Discuss how the experimental results support rejecting or accepting (again, not proving) the hypothesis. Discuss the relevance of uncertainties/errors to these conclusions. Propose experiment improvements and/or future directions for experimentation.

• Application

Discuss at least one real-world application of the physics concept(s) tested in the experiment and include a discussion of the experiment-specific question highlighted near the top of this document.

• Experiment Report Example (DOCX)Download Experiment Report Example (DOCX)

Be sure to also include a discussion of the wave motion observation you were asked to make (Activity 4) in the Results section of your Experiment Report.

The single most important requirement for an experiment report is clarity. It should be written in such a way that someone who has been unable to conduct the experiment would be able to clearly understand what was done, the results, and why it mattered.

All experiment reports should be:

concise, clear, and contain the necessary details for a well-developed explanation.

well organized so the reader is able to quickly find the information needed or of interest.

relevant and rational so the reader is able to validate the summary or conclusion.

address all rubric assessment areas (see grading rubric).

This physics experiment consists of a physics simulation that will help in understanding wave motion.

After completing the activities, write and submit your Experiment Report.

??Wave on a String? 1.1.24?

STEP 1. Physics SimulationTake several minutes to play around with the simulation, trying out the controls and seeing what effects they have.

Please proceed to the Activity Step 2 section.

How can we determine the speed of the wave? Come up with two ways (i.e., each with their own equation) to measure the speed of the wave. Do you predict that both methods will give the same result?

The first method we will test for measuring the speed of the wave is speed = distance/time, i.e., v = d/t.

Select Oscillate in the green box and select No End in the other green box.

Select Rulers and Timer in the wide green box.

Instead of continuous motion, single-step the wave by selecting the smaller of the two blue images. Each time you select that image the wave advances. Select it many times (around 21 times) so that the peak of the wave is centered on 0 cm of the ruler. Now select the triangle to activate the timer. The timer will advance with each step of the wave.

Single-step the wave many times until the peak of the wave has moved from 0cm to 3cm and record the time on the timer (it will be in units of seconds). Divide the distance traveled (3cm) by the time shown on the timer and record the result as the speed of the wave.

Did you come up with a second way to measure the speed of the wave? You can use the fundamental wave equation, frequency x wavelength = speed, i.e., f?=v.

Move the ruler so that you can measure the separation between two wave peaks (in cm). That will be the wavelength. Read the frequency from the frequency meter in the wide green box. Multiply the wavelength and frequency to calculate the speed.

How did the two estimates of speed (the first using v = d/t and the second using f?=v) compare? If you find a large discrepancy, please retry the measurements. If you find a small discrepancy, please explain it in your experiment report.

STEP 3: Ripples_on_pond.mov (YouTube 0:10)

In the short video clip, a stone is tossed into a pond, and ripples are seen. What moves from one side of the pond to the other, water or energy? How about the vertical motion? Is it the water (i.e., medium) that moves up and down or the wave?

To explore this, turn off the Timer and select Slow Motion.

Select the main image to start continuous wave motion and move the vertical ruler so it is adjacent to the 2nd green bead. Do you notice that the green bead (representing a portion of the medium) just moves up and down while the wave crest moves to the right? You can single-step the wave motion as you did in Activity 2 if it helps to see this.

What do you conclude moves vertically and what moves horizontally in the water ripple?

STEP 4:

Use the simulation to make one observation about wave motion that you can’t yet explain.

One possibility is to select Pulse in the green box and Fixed End in the other green box. Then, select the triangle wave image on the wave generator and watch as the triangular wave pulse propagates to the right and is reflected. How does the reflected wave pulse compare to the original wave pulse?