Στάσιμα κύματα: Αρμονικές σε στερεωμένη χορδή

1 · Πρόβλεψε

Μια χορδή στερεωμένη στα δύο άκρα συντονίζεται σε συγκεκριμένες συχνότητες που καλούνται αρμονικές. Πώς σχετίζεται η συχνότητα της 2ης και της 3ης αρμονικής με τη θεμελιώδη;

• Οι συχνότητες αρμονικών ακολουθούν κανένα απλό σχήμα σε σχέση με τη θεμελιώδη.
• Η συχνότητα κάθε αρμονικής είναι το μισό της προηγούμενης.
• Η συχνότητα κάθε αρμονικής είναι ακέραιο πολλαπλάσιο της θεμελιώδους.

2 · Διάταξη

1. Άνοιξε την προεπιλογή standing-string και πάτησε Επαναφορά. Τάση (120 N), γραμμική πυκνότητα (0.01 kg/m) και μήκος (1.2 m) είναι σταθερά.
2. Ενεργοποίησε την ένδειξη θεμελιώδους συχνότητας στη χορδή.
3. Ρύθμισε τον αριθμό αρμονικής n για κάθε δοκιμή και κατέγραψε τη συχνότητα συντονισμού.

3 · Συλλογή Δεδομένων

Χαράξε τη συχνότητα συντονισμού fₙ (άξονας y) έναντι του αριθμού αρμονικής n (άξονας x) για τις τρεις δοκιμές σου. Περνά η γραμμή από την αρχή των αξόνων;

4 · Ανάλυση

1. Υπολόγισε f₁ = √(T/μ)/(2L) χρησιμοποιώντας T = 120 N, μ = 0.01 kg/m, L = 1.2 m, μετά fₙ = n·f₁ για κάθε γραμμή. Σύγκρινε με τον πίνακα.
2. Το γράφημα fₙ-vs-n σου πρέπει να είναι ευθεία που περνά από την αρχή των αξόνων με κλίση f₁. Εξήγησε γιατί η στερέωση και των δύο άκρων επιβάλλει μόνο ακέραια πολλαπλάσια του f₁ να συντονίζονται.

5 · Επέκταση

1. Η θεμελιώδης συχνότητα χορδής κιθάρας ορίζει τη νότα που ακούς, αλλά η χορδή ταλαντώνεται επίσης σε υψηλότερες αρμονικές ταυτόχρονα, δίνοντας στη νότα τη χροιά της. Πού αλλού σε αυτή την εφαρμογή μπορείς να δεις πολλαπλές αρμονικές συνδυασμένες;
2. Αν μειωνόσες τη χορδή στο μισό του μήκους της (κρατώντας τάση και γραμμική πυκνότητα ίδιες), τι θα γινόταν με τη θεμελιώδη συχνότητα; Χρησιμοποίησε f₁ = v/(2L) για να εξηγήσεις.

Η Φυσική Πίσω από Αυτό το Πείραμα

← Πίσω στο πείραμα

138 δωρεάν εκτυπώσιμα φύλλα εργασίας φυσικής