Вълни и звук
Резонанс на тръба
Натисни Пусни — възбуди отворена тръба на основната честота; резонансът усилва отговора.
Резонанс на тръба — интерактивна симулация Вълни и звук. Натисни Пусни — възбуди отворена тръба на основната честота; резонансът усилва отговора. Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.
Резонанс на тръба
Отворена тръба резонира, когато честотата на възбуждане съвпада с режим на стояща вълна.
За отворено-отворена тръба позволените дължини на вълните удовлетворяват L = nλ/2. При резонанс амплитудата се надгражда, защото енергията се прехвърля ефективно в режима на тръбата.
- fₙ = n·v/(2L)
- Отворена тръба: λₙ = 2L/n
Резюме на изследването
Планирай въпроса, преди да отвориш лабораторията
Краткото описание повтаря пререндерираната страница: водещият въпрос, съперничещите предсказвания, ролите на променливите, управляващите закони, постановката, анализът и разширяващите подсказки остават видими и в този ред.
Водещ въпрос
Отворен въздушен стълб (като отворена органова тръба) резонира на основна честота, зададена от дължината му. Ако ползваш по-къса тръба, резонансната височина отива нагоре или надолу?
Предсказвания за преценка
- По-къса тръба резонира на по-ниска основна честота.
- По-къса тръба резонира на по-висока основна честота.
- Дължината на тръбата не влияе на основната честота.
Роли на променливите
Какво задаваш ти:
- Дължина на тръбата L (m)
Какво измерваш:
- Основна дължина на вълната λ (m)
- Основна честота f₁ (Hz)
Как протича изследването
- Отвори настройката резонанс на тръба и натисни Нулирай. Тръбата е отворена и в двата края, във въздух 20°C.
- Включи показанието за основна честота на тръбата.
- Задай дължината на тръбата за всеки опит и запиши основната честота.
Управляващо уравнение
Основен тон на отворена тръба — f₁ = c/(2L)
Въздушен стълб, отворен и в двата края, резонира с пълна дължина на вълната, побираща се два пъти в дължината му (λ = 2L), давайки основна честота f₁ = c/(2L) — същата връзка скорост-дължина като всяка вълна, приложена към звук във въздух.
Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист
- За един опит изчисли f₁ = c/(2L) с c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s за въздух 20°C. Сравни с таблицата.
- Основният тон на отворено-отворена тръба има пълна дължина на вълната λ = 2L. Обясни, с v = fλ, защо f₁ = c/(2L) следва директно от тази дължина на вълната.
Къде това се появява извън лабораторията
- Тръба, затворена в единия край (като кларинет), поддържа само нечетни хармоници и има основна f₁ = c/(4L) — половината от честотата на този експеримент при същата дължина. Защо затварянето на единия край би удвоило ефективната дължина на вълната?
- Скоростта на звука c нараства с температурата на въздуха. Ако свиреше на същата тръба навън на много по-студен ден, резонансната ѝ височина щеше да отиде нагоре или надолу? Защо духовите инструменти се нуждаят от пренастройка при промяна на температурата?
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.4 Standing waves and resonance
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Wave properties
- Добре дошъл при резонанса в тръби
- Избери тръбата
- Натисни Пусни
- Възбуди основния тон
- Отвори панела Свойства
- Справи се!
Отвори интерактивната симулация, за да изградиш сцената, натисни Пусни и разгледай с живи измервания и насочено упътване.
Отвори интерактивната лаборатория →