رنين الأنبوب المفتوح: الطول يحدد الطبقة

1 · توقّع

عمود هوائي مفتوح الطرفين (كأنبوب أرغن مفتوح) يرن عند تردد أساس تحدده طوله. إذا استخدمت أنبوبًا أقصر، فهل ترتفع طبقة الرنين أم تنخفض؟

• الأنبوب الأقصر يرن عند تردد أساس أدنى.
• الأنبوب الأقصر يرن عند تردد أساس أعلى.
• طول الأنبوب لا يؤثر في التردد الأساس.

2 · التجهيز

1. افتح تجربة رنين الأنبوب واضغط إعادة. الأنبوب مفتوح الطرفين، في هواء 20°C.
2. فعّل قراءة التردد الأساس على الأنبوب.
3. اضبط طول الأنبوب لكل تجربة وسجل التردد الأساس.

3 · اجمع البيانات

ارسم التردد الأساس f₁ (المحور y) مقابل 1/L (المحور x) لتجاربك الثلاث.

4 · حلّل

1. لمحاولة واحدة، احسب f₁ = c/(2L) باستخدام c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s لهواء بدرجة 20°C. قارن بالجدول.
2. الأساسي لأنبوب مفتوح الطرفين له طول موجي كامل λ = 2L. اشرح، باستخدام v = fλ، لماذا تتبع f₁ = c/(2L) مباشرة من ذلك الطول الموجي.

5 · وسّع

1. الأنبوب المغلق من طرف واحد (كالكلارينيت) يسند التوافقيات الفردية فقط وأساسيه f₁ = c/(4L) — نصف تردد هذه التجربة للطول نفسه. لماذا قد يضاعف إغلاق أحد الطرفين الطول الموجي الفعال؟
2. تزداد سرعة الصوت c مع حرارة الهواء. لو عزفت هذا الأنبوب نفسه في الخارج بيوم أبرد بكثير، فهل ترتفع طبقة رنينه أم تنخفض؟ ولماذا تحتاج الآلات النفخية إعادة ضبط مع تغير الحرارة؟

الفيزياء خلف هذه التجربة

← عودة إلى التجربة