Ones i so
Ona estacionària en una corda
Prem Reprodueix: els nodes (grisos) es queden quiets; els ventres (brillants) oscil·len amb y = A sin(nπx/L) cos(ωt).
Ona estacionària en una corda — simulació interactiva de Ones i so. Prem Reprodueix: els nodes (grisos) es queden quiets; els ventres (brillants) oscil·len amb y = A sin(nπx/L) cos(ωt). Laboratori virtual de física gratuït al navegador, amb mesures SI en directe i tutorial guiat.
Ona estacionària
Les reflexions en una corda fixa creen nodes i ventres: el patró oscil·la al seu lloc.
Una ona estacionària és una superposició de dues ones progressives idèntiques que van en sentits oposats. Els nodes tenen amplitut zero; els ventres oscil·len al màxim.
- y = A sin(nπx/L) cos(ωt)
- 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 corda fixa pels dos extrems ressona en freqüències específiques anomenades harmònics. Com es relaciona la freqüència del 2n i del 3r harmònic amb el fonamental?
Prediccions a valorar
- Cada harmònic té la freqüència que vulgui, sense patró.
- La freqüència de cada harmònic és la meitat de l'anterior.
- La freqüència de cada harmònic és un múltiple enter del fonamental.
Rols de les variables
El que tu defines:
- Nombre d'harmònic n
El que tu mesures:
- Fonamental f₁ (Hz)
- Freqüència de ressonància fₙ (Hz)
Com funciona la investigació
- Obre el predefinit «Ones estacionàries» i prem Restableix. La tensió (120 N), la densitat lineal (0.01 kg/m) i la longitud (1.2 m) són fixes.
- Activa la lectura de freqüència fonamental a la corda.
- Defineix el nombre d'harmònic n per a cada prova i enregistra la freqüència ressonant.
Equació governant
Fonamental d'ona estacionària amb extrems fixos — f₁ = v/(2L)
Una corda fixa pels dos extrems admet una ona estacionària la freqüència més baixa (fonamental) de la qual depèn de la velocitat de l'ona i la longitud de la corda: f₁ = v/(2L).
Sèrie d'harmònics — fₙ = n·f₁
Els modes ressonants superiors apareixen en múltiples enters del fonamental: fₙ = n·f₁. Cada enter n correspon a una mitja longitud d'ona més que cap a la corda.
El que el full imprimible demana treballar a l'alumne
- Calcula f₁ = √(T/μ)/(2L) amb T = 120 N, μ = 0.01 kg/m, L = 1.2 m, i després fₙ = n·f₁ per a cada fila. Compara-ho amb la taula.
- El teu gràfic fₙ-contra-n hauria de ser una recta per l'origen de pendent f₁. Explica per què fixar els dos extrems força que només ressonin múltiples enters de f₁.
On apareix això més enllà del laboratori
- El fonamental d'una corda de guitarra fixa la nota que sents, però la corda també vibra en harmònics superiors alhora, donant a la nota el seu timbre. On més d'aquesta aplicació pots veure múltiples harmònics combinats?
- Si escurçaveu la corda a la meitat de la seva longitud (mantenint tensió i densitat lineal iguals), què passaria amb la freqüència fonamental? Fes servir f₁ = v/(2L) per justificar-ho.
- 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
- Quin patró?
- Puja l'harmònic
- Captura la ressonància
- Obre les dades
- Explica la teva evidència
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 →