الخفقان: تداخل ترددين متقاربين
1 · توقّع
مكبران يعزفان نغمتين بترددين شبه متساويين. يسمع مستمع الجهارة تنبض صعودًا وهبوطًا. ما الذي يحدد سرعة نبضها؟
- معدل النبض يساوي مجموع الترددين.
- معدل النبض (الخفقان) يساوي فرق الترددين.
- معدل النبض يساوي متوسط الترددين.
2 · التجهيز
- افتح تجربة الخفقان واضغط إعادة. المصدر 1 مثبت عند 440 Hz.
- فعّل قراءتي تردد الخفقان والتردد الحامل عند المستمع.
- اضبط تردد المصدر 2 لكل تجربة وسجل تردد الخفقان.
3 · اجمع البيانات
| تردد المصدر 1 f₁ (Hz) | تردد المصدر 2 f₂ (Hz) | التردد الحامل f_c (Hz) | تردد الخفقان f_beat (Hz) |
|---|---|---|---|
| 440.00 | 442.00 | ||
| 440.00 | 444.00 | ||
| 440.00 | 448.00 |
ارسم تردد الخفقان f_beat (المحور y) مقابل |f₂ − f₁| (المحور x) لتجاربك الثلاث.
4 · حلّل
- لمحاولة واحدة، احسب f_beat = |f₂ − f₁| و f_c = (f₁ + f₂)/2. قارن كليهما بالجدول.
- اشرح لماذا يسمع المستمع نغمة واحدة قرب التردد الحامل، بجهارة تنبض عند تردد الخفقان (الأبطأ بكثير).
5 · وسّع
- يضبط الموسيقيون آلاتهم بالإصغاء إلى الخفقان بين نغمتهم ونغمة مرجعية، مع التعديل حتى يتباطأ الخفقان إلى الصفر. اشرح لماذا يعني الخفقان الصفري تساوي الترددين بالضبط.
- مع اقتراب f₂ أكثر فأكثر من f₁، ماذا يحدث لتردد الخفقان؟ وماذا ستسمع في النهاية عندما f₂ = f₁؟
الفيزياء خلف هذه التجربة
تردد الخفقان
عند تراكب نغمتين بترددين شبه متساويين، ينبض نمط تداخلهما في الجهارة بمعدل يساوي فرق الترددين.
التردد الحامل
الطبقة التي يسمعها المستمع فعلًا قريبة من متوسط ترددي المصدرين — والخفقان نبض سعة بطيء يركب فوق تلك النغمة المتوسطة.