Резонанс на отворена тръба: дължината задава височината

1 · Предскажи

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?

• 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.

2 · Постановка

1. Отвори настройката резонанс на тръба и натисни Нулирай. Тръбата е отворена и в двата края, във въздух 20°C.
2. Включи показанието за основна честота на тръбата.
3. Задай дължината на тръбата за всеки опит и запиши основната честота.

3 · Събери данни

Чертай основната честота f₁ (ос y) спрямо 1/L (ос x) за трите си опита.

4 · Анализирай

1. За един опит изчисли f₁ = c/(2L) с c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s за въздух 20°C. Сравни с таблицата.
2. 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.

5 · Надгради

1. 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?
2. 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?

Физиката зад този експеримент

← Назад към експеримента

138 безплатни работни листа по физика за печат