Ones i so
Ressonància de tub
Prem Reprodueix: excita un tub obert al seu fonamental; la ressonància amplifica la resposta.
Ressonància de tub — simulació interactiva de Ones i so. Prem Reprodueix: excita un tub obert al seu fonamental; la ressonància amplifica la resposta. Laboratori virtual de física gratuït al navegador, amb mesures SI en directe i tutorial guiat.
Ressonància de tub
Un tub obert ressona quan la freqüència d'excitació coincideix amb un mode d'ona estacionària.
Per a un tub obert-obert, les longituds d'ona permeses compleixen L = nλ/2. A la ressonància, l'amplitud creix perquè l'energia es transfereix amb eficiència al mode del tub.
- fₙ = n·v/(2L)
- Tub obert: λₙ = 2L/n
Resum de la investigació
Planifica la pregunta abans d'obrir el laboratori
El resum reflecteix la pàgina prerenderitzada: la pregunta conductora, les prediccions rivals, els rols de les variables, les lleis que governen, la configuració, l'anàlisi i les preguntes d'extensió es mantenen visibles i en aquest ordre.
Pregunta conductora
Una columna d'aire oberta pels dos extreus (com un tub d'orgue obert) ressona en una freqüència fonamental fixada per la seva longitud. Si fas servir un tub més curt, el to ressonant puja o baixa?
Prediccions a valorar
- Un tub més curt ressona en una freqüència fonamental més baixa.
- Un tub més curt ressona en una freqüència fonamental més alta.
- La longitud del tub no afecta la freqüència fonamental.
Rols de les variables
El que tu defines:
- Longitud del tub L (m)
El que tu mesures:
- Longitud d'ona del fonamental λ (m)
- Freqüència fonamental f₁ (Hz)
Com funciona la investigació
- Obre el predefinit de ressonància de tub i prem Restableix. El tub és obert pels dos extrems, en aire a 20°C.
- Activa la lectura de freqüència fonamental al tub.
- Defineix la longitud del tub per a cada prova i enregistra la freqüència fonamental.
Equació governant
Fonamental de tub obert — f₁ = c/(2L)
Una columna d'aire oberta pels dos extrems ressona amb una longitud d'ona completa que cap dues vegades a la seva longitud (λ = 2L), cosa que dóna la freqüència fonamental f₁ = c/(2L): la mateixa relació velocitat-longitud d'ona que qualsevol ona, aplicada al so en l'aire.
El que el full imprimible demana treballar a l'alumne
- Per a una prova, calcula f₁ = c/(2L) amb c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s per a aire a 20°C. Compara-ho amb la taula.
- El fonamental d'un tub obert-obert té una longitud d'ona completa λ = 2L. Explica, amb v = fλ, per què f₁ = c/(2L) se'n deriva directament.
On apareix això més enllà del laboratori
- Un tub tancat per un extrem (com un clarinet) només admet harmònics senars i té fonamental f₁ = c/(4L): la meitat de la freqüència d'aquest experiment per a la mateixa longitud. Per què tancar un extrem podria doblar la longitud d'ona efectiva?
- La velocitat del so c augmenta amb la temperatura de l'aire. Si toquessis aquest mateix tub a l'exterior un dia molt més fred, el seu to ressonant pujaria o baixaria? Per què els instruments de vent necessiten reafinar quan canvia la temperatura?
- 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
- Benvingut a Ressonància de tub
- Selecciona el tub
- Prem Reprodueix
- Excita el fonamental
- Obre el panell de Propietats
- Ho has aconseguit!
Obre la simulació interactiva per construir l'escena, prem Reprodueix i explora amb mesures en directe i un tutorial guiat.
Obre el laboratori interactiu →
Descarrega el full de treball →