Lained ja heli
Toru resonants
Vajuta Esita — erguta avatud toru põhitoonil; resonants tugevdab vastust.
Toru resonants — interaktiivne Lained ja heli simulatsioon. Vajuta Esita — erguta avatud toru põhitoonil; resonants tugevdab vastust. Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.
Toru resonants
Avatud toru resoneerib, kui ergutussagedus kattub seisevlaine režiimiga.
Avatud-avatud toru jaoks lubatud lainepikkused rahuldavad L = nλ/2. Resonantsil amplituud kasvab, sest energia kandub tõhusalt toru režiimi.
- fₙ = n·v/(2L)
- Avatud toru: λₙ = 2L/n
Uurimise kokkuvõte
Planeeri küsimus enne labori avamist
Kokkuvõte peegeldab eelrenderdatud lehte: juhtküsimus, konkureerivad ennustused, muutujate rollid, juhtivad seadused, seadistus, analüüs ja laiendusärgitused jäävad nähtavale ja selles järjekorras.
Juhtküsimus
Mõlemast otsast avatud õhutulp (nagu avatud orelitoru) resoneerib põhisagedusel, mille määrab tema pikkus. Kui sa kasutad lühemat toru, kas resonantsi helikõrgus tõuseb või langeb?
Kaalutavad ennustused
- Lühem toru resoneerib madalamal põhisagedusel.
- Lühem toru resoneerib kõrgemal põhisagedusel.
- Toru pikkus ei mõjuta põhisagedust.
Muutujate rollid
Mida sina sead:
- Toru pikkus L (m)
Mida sa mõõdad:
- Põhilainepikkus λ (m)
- Põhisagedus f₁ (Hz)
Kuidas uurimustöö käib
- Ava toru resonantsi eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Toru on mõlemast otsast avatud, 20 °C õhus.
- Lülita sisse toru põhisageduse näit.
- Sea iga katse jaoks toru pikkus ja kirjuta üles põhisagedus.
Juhtiv võrrand
Avatud toru põhisagedus — f₁ = c/(2L)
Mõlemast otsast avatud õhutulp resoneerib täieliku lainepikkusega, mis mahub kaks korda tema pikkusele (λ = 2L), andes põhisageduse f₁ = c/(2L) — sama kiiruse ja lainepikkuse seos kui igal lainel, rakendatuna helile õhus.
Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib
- Arvuta ühes katses f₁ = c/(2L), kasutades c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s 20 °C õhu jaoks. Võrdle tabeliga.
- Mõlemast otsast avatud toru põhisagedusel on täielik lainepikkus λ = 2L. Selgita v = fλ abil, miks f₁ = c/(2L) järgneb otse sellest lainepikkusest.
Kus see laborist kaugemale ilmneb
- Ühest otsast suletud toru (nagu klarinet) toetab ainult paaritud harmoonikuid ja tal on põhisagedus f₁ = c/(4L) — pool selle eksperimendi sagedusest sama pikkuse juures. Miks ühe otsa sulgemine võiks efektiivse lainepikkuse kahekordistada?
- Heli kiirus c kasvab õhutemperatuuriga. Kui sa mängiksid sama toru väljas palju külmemal päeval, kas tema resonantsi helikõrgus tõuseks või languks? Miks puhkpillid vajavad ümberhäälestamist, kui temperatuur muutub?
- 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
- Tere tulemast toru resonantsi juurde
- Vali toru
- Vajuta Esita
- Erguta põhitooni
- Ava Omaduste paneel
- Said hakkama!
Ava interaktiivne simulatsioon, et stseen ehitada, Esita vajutada ja uurida elavate mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.