Вълни и звук
Бягаща вълна на струна
Натисни Пусни — гледай как y = A sin(kx − ωt) се разпространява; измери y(t) в средата на струната.
Бягаща вълна на струна — интерактивна симулация Вълни и звук. Натисни Пусни — гледай как y = A sin(kx − ωt) се разпространява; измери y(t) в средата на струната. Безплатна виртуална физическа лаборатория в браузъра с живи SI измервания и упътване.
Бягаща вълна
Синусоидално смущение пътува по струна със скорост v = √(T/μ).
Всяка точка осцилира напречно, докато картината се движи по струната. Вълновото число k и ъгловата честота ω са свързани с дисперсионното съотношение за струна.
- y = A sin(kx − ωt)
- v = √(T/μ)
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
Струна при фиксирано опъване носи бягаща вълна. Ако я възбудиш на по-висока честота, какво става с дължината на вълната?
Предсказвания за преценка
- Дължината на вълната става по-къса — скоростта на вълната остава фиксирана, така че по-високата честота свива картината.
- Дължината на вълната става по-дълга при по-висока честота.
- Дължината на вълната не се променя с честотата.
Роли на променливите
Какво задаваш ти:
- Честота на възбуждане f (Hz)
Какво измерваш:
- Скорост на вълната v (m/s)
- Дължина на вълната λ (m)
Как протича изследването
- Отвори настройката бягаща вълна и натисни Нулирай. Опънатостта на струната (120 N) и линейната плътност (0.01 kg/m) са фиксирани.
- Включи показанието за дължина на вълната на струната.
- Задай честотата на възбуждане за всеки опит и запиши дължината на вълната, щом картината е установена.
Управляващо уравнение
Скорост на вълна на струна — v = √(T/μ)
Скоростта, с която напречна вълна пътува по опъната струна, зависи само от опънатостта на струната и масата ѝ на единица дължина — не от честотата или амплитудата.
Универсално вълново съотношение — v = f·λ
За всяка вълна скоростта е честота по дължина на вълната. Понеже v е фиксиран от струната, повишаването на f принуждава λ да намалее пропорционално.
Какво иска да изчислят учениците печатният работен лист
- За един опит изчисли v = √(T/μ) с T = 120 N и μ = 0.01 kg/m, после λ = v/f. Сравни и двете с таблицата.
- Скоростта на вълната е същата в трите опита. Обясни, с v = fλ, защо удвояването на честотата трябва да преполови дължината на вълната.
Къде това се появява извън лабораторията
- Ако увеличиш опънатостта на струната вместо честотата ѝ, скоростта на вълната щеше да нарасне или намалее? Дължината на вълната при фиксирана честота щеше да стане по-дълга или по-къса?
- Скоростта на вълна зависи от средата (тук опънатост и линейна плътност), не от това колко бързо разтръскваш струната. Обясни защо честотата и скоростта на вълната са независими величини, които задаваш поотделно.
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.2 Wave model
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Wave properties
- Middle School Physical Science — Wave amplitude and energy
- Middle School Physical Science — Waves meeting materials
- Добре дошъл при бягащата вълна
- Избери струната
- Натисни Пусни
- Гледай как се движи
- 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 →