Ones estacionàries: harmònics en una corda fixa

1 · Prediu

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?

• 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.

2 · Configura

1. 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.
2. Activa la lectura de freqüència fonamental a la corda.
3. Defineix el nombre d'harmònic n per a cada prova i enregistra la freqüència ressonant.

3 · Recull dades

Representa la freqüència ressonant f (eix y) contra el nombre d'harmònic n (eix x) per a les tres proves. La línia és recta?

4 · Analitza

1. 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.
2. 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.

5 · Amplia

1. 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?
2. 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.

La física al darrere d'aquest experiment

← Torna a l'experiment

138 fulls de treball de laboratori de física gratuïts i imprimibles