Присоединенная масса при колебаниях кварцевого камертона в Не II

Abstract

Проведены экспериментальные исследования присоединенной массы, вызванной колебаниями ножек камертонов в Не II. Использовались камертоны с резонансными частотами 6,7, 8,5, 12,1, 25 и 33 кГц. Коэффициент присоединенной массы — отношение присоединенной массы к массе вытесненной камертоном жидкости — определялся по измерениям резонансных частот камертонов в зависимости от температуры и давления. Исследования проведены в области температур от 2,2 К до 0,1 К. Зависимости резонансных частот камертона от давления получены при постоянной температуре 0,365 К в области давлений от 1 атм до 24,8 атм. Показано, что в области температур ниже 0,7 К, где вязкость Не II пренебрежимо мала, резонансная частота колебаний камертона определяется присоединенной массой жидкости. Установлено, что измерения резонансных частот в зависимости от давления позволяют определять коэффициент присоединенной массы с точностью почти на порядок выше, чем при определении из температурных зависимостей. Обнаружено, что коэффициент присоединенной массы зависит от частоты и уменьшается с увеличением частоты.

Проведено експериментальні дослідження приєднаної маси, яка викликана коливаннями ніжок камертонів в Не II. Використовувалися камертони з резонансними частотами 6,7, 8,5, 12,1, 25 і 33 кГц. Коефіцієнт приєднаної маси — відношення приєднаної маси до маси витісненої камертоном рідини — визначався за вимірюваннями резонансних частот камертонів залежно від температури і тиску. Дослідження проведено в області температур від 2,2 К до 0,1 К. Залежності резонансних частот камертона від тиску отримано при постійній температурі 0,365 К в області тисків від 1 атм до 24,8 атм. Показано, що в області температур нижче 0,7 К, де в'язкість Не II нехтовно мала, резонансна частота коливань камертона визначається приєднаною масою рідини. Встановлено, що виміри резонансних частот залежно від тиску дозволяють визначати коефіцієнт приєднаної маси з точністю майже на порядок вище, ніж при визначенні з температурних залежностей. Виявлено, що коефіцієнт приєднаної маси залежить від частоти і зменшується зі збільшенням частоти.

The additional mass caused by vibrations of tuning forks in He II with resonant frequencies of 6.7, 8.5, 12.1, 25, and 33 kHz is studied experimentally. The additional mass coefficient, given by the ratio of the additional mass to the mass of the fluid displaced by the tuning fork, is determined from the measured temperature and pressure dependences of the resonance frequencies of the tuning forks. These studies were made at temperatures from 2.2 to 0.1 K and the pressure dependences of the tuning forks were found for pressures from 1 to 24.8 atm at a constant temperature of 0.365 K. It is shown that for temperatures below 0.7 K, where the viscosity of He II is negligible, the resonance frequency of the tuning fork oscillations is determined by the additional mass of the fluid. It is found that measurements of the resonance frequencies as a function of pressure can be used to determine the additional mass coefficient with an accuracy that is almost an order of magnitude higher than when the temperature dependences are used. The additional mass coefficient is observed to depend on frequency and decreases as the frequency is raised.