Bølger og lyd
rørresonans
Tryk på Afspil — drev et åbent rør ved grundtonen; resonansen forstærker responsen.
rørresonans — interaktiv Bølger og lyd-simulation. Tryk på Afspil — drev et åbent rør ved grundtonen; resonansen forstærker responsen. Gratis virtuelt fysiklaboratorium i browseren med live SI-målinger og en guidet gennemgang.
rørresonans
Et åbent rør resonerer, når drivfrekvensen matcher en stående bølgetilstand.
For et rør, der er åbent i begge ender, opfylder de tilladte bølgelængder L = nλ/2. Ved resonans opbygges amplituden, fordi energi overføres effektivt til rørets svingningsform.
- fₙ = n·v/(2L)
- Åbent rør: λₙ = 2L/n
Undersøgelsesoplæg
Planlæg spørgsmålet, før du åbner laboratoriet
Resuméet spejler den forhåndsrenderede side: drivende spørgsmål, konkurrerende forudsigelser, variablernes roller, styrende love, opsætning, analyse- og udvidelsesspørgsmål forbliver synlige og i denne rækkefølge.
Drivende spørgsmål
En luftsøjle, der er åben i begge ender (som en åben orgelpibe), resonerer ved en grundfrekvens bestemt af sin længde. Hvis du bruger et kortere rør, går resonanstonehøjden så op eller ned?
Forudsigelser at afveje
- Et kortere rør resonerer ved en lavere grundfrekvens.
- Et kortere rør resonerer ved en højere grundfrekvens.
- Rørets længde påvirker ikke grundfrekvensen.
Variablers roller
Det, du indstiller:
- Rørlængde L (m)
Det, du måler:
- Grundbølgelængde λ (m)
- Grundfrekvens f₁ (Hz)
Sådan forløber undersøgelsen
- Åbn forudstillingen pipe-resonance, og tryk på Nulstil. Røret er åbent i begge ender, i 20°C luft.
- Slå grundfrekvensaflæsningen til på røret.
- Indstil rørlængden for hvert forsøg, og notér grundfrekvensen.
Styrende ligning
Grundtone i åbent rør — f₁ = c/(2L)
En luftsøjle, der er åben i begge ender, resonerer med en fuld bølgelængde, der svarer til det dobbelte af dens længde (λ = 2L), hvilket giver grundfrekvensen f₁ = c/(2L) — den samme sammenhæng mellem hastighed og bølgelængde som for enhver bølge, anvendt på lyd i luft.
Det, det printbare arbejdsark beder eleverne regne ud
- Beregn for ét forsøg f₁ = c/(2L) med c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s for 20°C luft. Sammenlign med tabellen.
- Et rør, der er åbent i begge ender, har en fuld bølgelængde λ = 2L i grundtonen. Forklar ud fra v = fλ, hvorfor f₁ = c/(2L) følger direkte af den bølgelængde.
Hvor det viser sig uden for laboratoriet
- Et rør, der er lukket i den ene ende (som en klarinet), understøtter kun ulige overtoner og har grundfrekvensen f₁ = c/(4L) — det halve af dette eksperiments frekvens ved samme længde. Hvorfor kan det at lukke den ene ende fordoble den effektive bølgelængde?
- Lydens hastighed c stiger med lufttemperaturen. Hvis du spillede på netop dette rør udendørs en meget koldere dag, ville dets resonanstonehøjde så gå op eller ned? Hvorfor skal blæseinstrumenter stemmes på ny, når temperaturen ændrer sig?
- 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
- Velkommen til Rørresonans
- Vælg røret
- Tryk på Afspil
- Driver grundtonen
- Åbn egenskabspanelet
- Du klarede det!
Åbn den interaktive simulation for at bygge scenen, tryk på Afspil og udforsk med live-målinger og en guidet gennemgang.
Åbn interaktivt laboratorium →