Wellen & Schall
Rohrresonanz
Abspielen — erregt offenes Rohr bei Grundfrequenz; Resonanz verstärkt die Antwort.
Rohrresonanz — interaktive Wellen & Schall-Simulation. Abspielen — erregt offenes Rohr bei Grundfrequenz; Resonanz verstärkt die Antwort. Kostenloses browserbasiertes virtuelles Physiklabor mit Live-SI-Messwerten und geführtem Tutorial.
Rohrresonanz
Ein offenes Rohr schwingt mit, wenn die Anregfrequenz einer stehenden Welle entspricht.
Für ein offenes Rohr gilt L = nλ/2. Bei Resonanz wächst die Amplitude, weil Energie effizient in die Rohrmode übertragen wird.
- fₙ = n·v/(2L)
- Offenes Rohr: λₙ = 2L/n
Untersuchungsbericht
Planen Sie die Frage, bevor Sie das Labor öffnen
Das Briefing entspricht der vorgerenderten Seite: Leitfrage, konkurrierende Vorhersagen, Variablenrollen, maßgebliche Gesetze, Aufbau sowie Analyse- und Erweiterungsaufgaben bleiben sichtbar und in dieser Reihenfolge.
Fahrfrage
Eine offene Luftsäule (wie eine offene Orgelpfeife) schwingt mit einer Grundfrequenz, die durch ihre Länge bestimmt wird. Steigt oder sinkt die Resonanztonhöhe, wenn Sie ein kürzeres Rohr verwenden?
Vorhersagen zum Abwägen
- Ein kürzeres Rohr schwingt bei einer niedrigeren Grundfrequenz mit.
- Ein kürzeres Rohr schwingt mit einer höheren Grundfrequenz.
- Die Rohrlänge hat keinen Einfluss auf die Grundfrequenz.
Variable Rollen
Was Sie eingestellt haben:
- Rohrlänge L (m)
Was Sie messen:
- Grundwellenlänge λ (m)
- Grundfrequenz f₁ (Hz)
Wie die Untersuchung abläuft
- Öffnen Sie die Preset „Rohrresonanz“ und drücken Sie Zurücksetzen. Das Rohr ist an beiden Enden offen, in Luft bei 20 °C.
- Aktivieren Sie die Grundfrequenzanzeige am Rohr.
- Stellen Sie die Rohrlänge für jeden Versuch ein und notieren Sie die Grundfrequenz.
Maßgebende Gleichung
Open-Pipe-Grundlagen — f₁ = c/(2L)
Eine an beiden Enden offene Luftsäule schwingt mit einer vollen Wellenlänge mit, die dem Doppelten ihrer Länge entspricht (λ = 2L), was die Grundfrequenz f₁ = c/(2L) ergibt – das gleiche Geschwindigkeits-Wellenlängen-Verhältnis wie jede Welle, angewendet auf Schall in Luft.
Was die Schüler auf dem druckbaren Arbeitsblatt erarbeiten müssen
- Berechnen Sie für einen Versuch f₁ = c/(2L) unter Verwendung von c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s für Luft bei 20 °C. Vergleichen Sie mit der Tabelle.
- Die Grundwelle eines offenen Rohrs hat eine volle Wellenlänge λ = 2L. Erklären Sie mit v = fλ, warum f₁ = c/(2L) direkt aus dieser Wellenlänge folgt.
Wo dies außerhalb des Labors sichtbar wird
- Eine an einem Ende geschlossene Pfeife (wie eine Klarinette) unterstützt nur ungerade Harmonische und hat die Grundfrequenz f₁ = c/(4L) – die Hälfte der Frequenz dieses Experiments bei gleicher Länge. Warum verdoppelt das Schließen eines Endes möglicherweise die effektive Wellenlänge?
- Die Schallgeschwindigkeit c nimmt mit der Lufttemperatur zu. Wenn Sie dieselbe Pfeife an einem viel kälteren Tag im Freien spielen würden, würde sich die Resonanztonhöhe erhöhen oder verringern? Warum müssen Blasinstrumente bei Temperaturänderungen neu gestimmt werden?
- 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
- Willkommen bei der Rohrresonanz
- Rohr auswählen
- Abspielen drücken
- Grundschwingung anregen
- Inspektor öffnen
- Geschafft!
Öffnen Sie die interaktive Simulation, um die Szene aufzubauen, drücken Sie auf Play und erkunden Sie sie mit Live-Messungen und einem geführten Tutorial.