Vlnění a zvuk
Bohatá barva tónu (harmonické)
Stiskni Spustit — porovnej čistý tón s harmonickými částečnými tóny na osciloskopu.
Bohatá barva tónu (harmonické) — interaktivní simulace Vlnění a zvuk. Stiskni Spustit — porovnej čistý tón s harmonickými částečnými tóny na osciloskopu. Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.
Barva tónu a harmonické
Skutečné nástroje produkují základní tón a alikvotní tóny. Mix harmonických určuje barvu tónu.
Fourierova řada sinusových vln na celistvých násobcích základní frekvence staví složité tvary vln. Různé váhy harmonických mění zvukový charakter.
- Základní tón + alikvotní tóny
- Barva tónu = mix harmonických
Souhrn zkoumání
Naplánuj otázku dřív, než otevřeš laboratoř
Stručný přehled odpovídá předrenderované stránce: hlavní otázka, konkurenční predikce, role proměnných, řídicí zákony, sestavení, analýza i rozšiřující podněty zůstávají viditelné a v tomto pořadí.
Hlavní otázka
Hudební tón na 220 Hz zní jinak než čistá sinusovka na 220 Hz — má „barvu“ neboli timbre. Co je doopravdy jiného na jeho zvukové vlně?
Predikce k zvážení
- Tón je jen hlasitější verze téže čisté vlny 220 Hz.
- Tón má jinou základní výšku než 220 Hz.
- Tón je mix základního tónu a vyšších harmonických v různých silách.
Role proměnných
Co nastavuješ:
- Pořadové číslo harmonické n
Co měříš:
- Frekvence n·220 Hz
- Poměr amplitud (vs. základní tón)
Jak zkoumání probíhá
- Otevři předvolbu rich-timbre a stiskni Resetovat. Zdroj vysílá základní tón 220 Hz smíchaný s konkrétními vyššími harmonickými.
- Zapni zobrazení harmonického spektra u pozorovatele.
- Pro každý řádek odečti amplitudu uvedené harmonické vzhledem k amplitudě základního tónu.
Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat
- Vypíš frekvenci každé harmonické ve tvé tabulce jako n × 220 Hz a porovnej zaznamenané poměry amplitud se zobrazením spektra.
- 2. a 4. harmonická mají v tomto tónu nulovou amplitudu, zatímco 1., 3. a 5. (všechny liché) přítomné jsou. Co ti spektrum jen s lichými harmonickými říká o tvaru vlny?
Kde se to objevuje mimo laboratoř
- Tón klarinetu je dominován lichými harmonickými, podobně jako tento, zatímco tón houslí zahrnuje i silné sudé harmonické. Vysvětli, proč dva nástroje hrající identickou základní výšku (220 Hz) zní úplně jinak.
- Ladička produkuje téměř čistý tón (jen základní, bez vyšších harmonických). Jak by vypadal její sloupcový graf spektra jinak než spektrum tohoto experimentu?
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.3 Wave phenomena
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Wave properties
- Vítej v Bohaté barvě tónu
- Vyber zdroj
- Stiskni Spustit
- Harmonický recept
- Otevři panel Vlastnosti
- Povedlo se!
Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.
Otevřít interaktivní laboratoř →