Vlnění a zvuk
Postupné vlnění na struně
Stiskni Spustit — sleduj, jak se šíří y = A sin(kx − ωt); sondou změř y(t) uprostřed struny.
Postupné vlnění na struně — interaktivní simulace Vlnění a zvuk. Stiskni Spustit — sleduj, jak se šíří y = A sin(kx − ωt); sondou změř y(t) uprostřed struny. Bezplatná virtuální fyzikální laboratoř v prohlížeči se živými měřeními v SI a řízeným tutoriálem.
Postupná vlna
Sinusové porušení putuje po struně rychlostí v = √(T/μ).
Každý bod kmitá příčně, zatímco obrazec se pohybuje podél struny. Vlnové číslo k a úhlová frekvence ω jsou svázány disperzním vztahem pro strunu.
- y = A sin(kx − ωt)
- v = √(T/μ)
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
Struna s pevným napětím nese postupnou vlnu. Když ji budíš vyšší frekvencí, co se stane s vlnovou délkou?
Predikce k zvážení
- Vlnová délka se zkrátí — rychlost vlnění zůstává pevná, takže vyšší frekvence obrazec stlačí.
- Vlnová délka se při vyšší frekvenci prodlouží.
- Vlnová délka se s frekvencí nemění.
Role proměnných
Co nastavuješ:
- Budicí frekvence f (Hz)
Co měříš:
- Rychlost vlny v (m/s)
- Vlnová délka λ (m)
Jak zkoumání probíhá
- Otevři předvolbu travelling-wave a stiskni Resetovat. Napětí struny (120 N) a lineární hustota (0.01 kg/m) jsou pevné.
- Zapni odečet vlnové délky na struně.
- Nastav budicí frekvenci pro každý pokus a zapiš vlnovou délku, jakmile je obrazec ustálený.
Řídící rovnice
Rychlost vlnění na struně — v = √(T/μ)
Rychlost, s jakou příčná vlna putuje napnutou strunou, závisí jen na napětí struny a hmotnosti na délku — ne na frekvenci ani amplitudě.
Obecná vlnová relace — v = f·λ
Pro libovolnou vlnu se rychlost rovná frekvenci krát vlnová délka. Protože v je dáno strunou, zvýšení f nutí λ zmenšit se úměrně.
Co tisknutelný pracovní list žádá žáky vypočítat
- Pro jeden pokus spočti v = √(T/μ) s T = 120 N a μ = 0.01 kg/m, pak λ = v/f. Porovnej obě s tabulkou.
- Rychlost vlnění je ve všech třech pokusech stejná. Vysvětli pomocí v = fλ, proč zdvojnásobení frekvence musí vlnovou délku půlit.
Kde se to objevuje mimo laboratoř
- Kdybys místo frekvence zvětšil napětí struny, zvětšila by se rychlost vlnění, nebo zmenšila? Prodloužila by se, nebo zkrátila vlnová délka při pevné frekvenci?
- Rychlost vlny závisí na prostředí (tady napětí a lineární hustota), ne na tom, jak rychle strunou třeseš. Vysvětli, proč frekvence a rychlost vlnění jsou nezávislé veličiny, které nastavuješ zvlášť.
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.2 Wave model
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Wave properties
- Middle School Physical Science — Wave amplitude and energy
- Middle School Physical Science — Waves meeting materials
- Vítej v Postupném vlnění
- Vyber strunu
- Stiskni Spustit
- Sleduj pohyb
- Otevři panel Vlastnosti
- Povedlo se!
Otevři interaktivní simulaci, postav scénu, stiskni Spustit a prozkoumávej s živými měřeními a řízeným tutoriálem.
Otevřít interaktivní laboratoř →