Συντονισμός ανοιχτού σωλήνα: Το μήκος ορίζει το τονικό ύψος

1 · Πρόβλεψε

Μια αέρια στήλη ανοιχτή-ανοιχτή (όπως ανοιχτός οργανωτής σωλήνας) συντονίζεται σε θεμελιώδη συχνότητα που ορίζεται από το μήκος της. Αν χρησιμοποιήσεις κοντύτερο σωλήνα, το συντονιζόμενο τονικό ύψος ανεβαίνει ή κατεβαίνει;

• Κοντύτερος σωλήνας συντονίζεται σε χαμηλότερη θεμελιώδη συχνότητα.
• Κοντύτερος σωλήνας συντονίζεται σε υψηλότερη θεμελιώδη συχνότητα.
• Το μήκος σωλήνα δεν επηρεάζει τη θεμελιώδη συχνότητα.

2 · Διάταξη

1. Άνοιξε την προεπιλογή pipe-resonance και πάτησε Επαναφορά. Ο σωλήνας είναι ανοιχτός και στα δύο άκρα, σε αέρα 20°C.
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη θεμελιώδους συχνότητας στον σωλήνα.
3. Ρύθμισε το μήκος σωλήνα για κάθε δοκιμή και κατέγραψε τη θεμελιώδη συχνότητα.

3 · Συλλογή Δεδομένων

Χαράξε τη θεμελιώδη συχνότητα f₁ (άξονας y) έναντι του 1/L (άξονας x) για τις τρεις δοκιμές σου.

4 · Ανάλυση

1. Για μία δοκιμή, υπολόγισε f₁ = c/(2L) χρησιμοποιώντας c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s για αέρα 20°C. Σύγκρινε με τον πίνακα.
2. Η θεμελιώδης του σωλήνα ανοιχτού και στα δύο άκρα έχει πλήρες μήκος κύματος λ = 2L. Εξήγησε, χρησιμοποιώντας v = fλ, γιατί το f₁ = c/(2L) προκύπτει ευθέως από αυτό το μήκος κύματος.

5 · Επέκταση

1. Ένας σωλήνας κλειστός στο ένα άκρο (όπως κλαρινέτο) υποστηρίζει μόνο περιττές αρμονικές και έχει θεμελιώδη f₁ = c/(4L) — το μισό της συχνότητας αυτού του πειράματος για το ίδιο μήκος. Γιατί το κλείσιμο ενός άκρου μπορεί να διπλασιάσει το αποτελεσματικό μήκος κύματος;
2. Η ταχύτητα του ήχου c μεγαλώνει με τη θερμοκρασία αέρα. Αν παίζεις τον ίδιο σωλήνα σε εξωτερικό χώρο πολύ ψυχρότερης ημέρας, το συντονιζόμενο τονικό ύψος ανεβαίνει ή κατεβαίνει; Γιατί τα πνευστά όργανα χρειάζονται επανασυντονισμό καθώς αλλάζει η θερμοκρασία;

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής