Lained ja heli
Seisevlaine nööril
Vajuta Esita — sõlmed (hallid) püsivad paigal; kõhud (heledad) võnguvad y = A sin(nπx/L) cos(ωt).
Seisevlaine nööril — interaktiivne Lained ja heli simulatsioon. Vajuta Esita — sõlmed (hallid) püsivad paigal; kõhud (heledad) võnguvad y = A sin(nπx/L) cos(ωt). Tasuta veebilehitseja virtuaalne füüsikalabor elavate SI mõõtmiste ja juhendatud õpetusega.
Seisevlaine
Fikseeritud nööri peegeldised loovad sõlmi ja kõhtusid — muster võngub paigal.
Seisevlaine on kahe ühesuguse vastassuundalise leviklaine superpositsioon. Sõlmedes on amplituud null; kõhud võnguvad maksimaalselt.
- y = A sin(nπx/L) cos(ωt)
- 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 kinnitatud nöör resoneerib kindlatel sagedustel, mida kutsutakse harmoonikuteks. Kuidas seostuvad 2. ja 3. harmooniku sagedused põhisagedusega?
Kaalutavad ennustused
- Harmoonikute sagedused ei järgi põhisageduse suhtes lihtsat mustrit.
- Iga harmooniku sagedus on pool eelmisest.
- Iga harmooniku sagedus on põhisageduse täisarvkordne.
Muutujate rollid
Mida sina sead:
- Harmooniku number n
Mida sa mõõdad:
- Põhisagedus f₁ (Hz)
- Resonantssagedus fₙ (Hz)
Kuidas uurimustöö käib
- Ava seisevlaine eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Pinge (120 N), lineaartihedus (0,01 kg/m) ja pikkus (1,2 m) on fikseeritud.
- Lülita sisse nööri põhisageduse näit.
- Sea iga katse jaoks harmooniku number n ja kirjuta üles resonants-sagedus.
Juhtiv võrrand
Kinniste otste seisevlaine põhisagedus — f₁ = v/(2L)
Mõlemast otsast kinnitatud nöör kannab seisevlainet, mille madalaim (põhi-) sagedus sõltub laine kiirusest ja nööri pikkusest: f₁ = v/(2L).
Harmoonikute seeria — fₙ = n·f₁
Kõrgemad resonantsmoodid esinevad põhisageduse täisarvkordsetel: fₙ = n·f₁. Iga täisarv n vastab ühele poollainepikkusele enam, mis nöörile mahub.
Mida prinditav tööleht õpilastelt välja küsib
- Arvuta f₁ = √(T/μ)/(2L), kasutades T = 120 N, μ = 0,01 kg/m, L = 1,2 m, seejärel igas reas fₙ = n·f₁. Võrdle tabeliga.
- Sinu fₙ-versus-n graafik peaks olema sirge läbi origo tõusuga f₁. Selgita, miks mõlema otsa kinnitamine lubab resoneeruda ainult f₁ täisarvkordsel sagedustel.
Kus see laborist kaugemale ilmneb
- Kitarri keele põhisagedus määrab noodu, mida sa kuuled, aga keel võngub samaaegselt ka kõrgematel harmoonikutel, andes noodule tema tämbri. Kus veel selles rakenduses saab näha mitme harmooniku summat?
- Kui sa lühendaksid keele poole tema pikkusest (hoides pinge ja lineaartiheduse samana), mis juhtuks põhisagedusega? Kasuta f₁ = v/(2L), et selgitada.
- 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
- Missugune muster?
- Tõsta harmoonikut
- Salvesta resonants
- Ava andmed
- Selgita oma tõendid
Ava interaktiivne simulatsioon, et stseen ehitada, Esita vajutada ja uurida elavate mõõtmiste ning juhendatud õpetusega.