Jooksvad lained nööril: kiirus, sagedus ja lainepikkus
1 · Ennusta
Fikseeritud pingega nöör kannab jooksvat lainet. Kui sa ergutad teda kõrgemal sagedusel, mis juhtub lainepikkusega?
- Lainepikkus kahaneb — laine kiirus püsib fikseeritud, seega kõrgem sagedus surustab mustri kokku.
- Lainepikkus kasvab kõrgemal sagedusel.
- Lainepikkus ei muutu sagedusega.
2 · Seadista
- Ava jooksva laine eelseadistus ja vajuta Lähtesta. Nööri pinge (120 N) ja lineaartihedus (0,01 kg/m) on fikseeritud.
- Lülita sisse nööri lainepikkuse näit.
- Sea iga katse jaoks ergutussagedus ja kirjuta lainepikkus üles, kui muster on muutunud ühtlaseks.
3 · Kogu andmeid
| Ergutussagedus f (Hz) | Laine kiirus v (m/s) | Lainepikkus λ (m) |
|---|---|---|
| 220.00 | ||
| 440.00 | ||
| 880.00 |
Joonista lainepikkus λ (y-telg) 1/f (x-telg) suhtes oma kolme katse jaoks. Kas joon on sirge läbi origo?
4 · Analüüsi
- Arvuta ühes katses v = √(T/μ), kasutades T = 120 N ja μ = 0,01 kg/m, seejärel λ = v/f. Võrdle mõlemat tabeliga.
- Laine kiirus on kõigis kolmes katses sama. Selgita v = fλ abil, miks sageduse kahekordistamine peab lainepikkuse pooleks kahandama.
5 · Laienda
- Kui sa suurendaksid nööri pinget sageduse asemel, kas laine kiirus kasvaks või kahaneb? Kas lainepikkus fikseeritud sagedusel muutuks pikemaks või lühemaks?
- Laine kiirus sõltub keskkonnast (siin pingest ja lineaartihedusest), mitte sellest, kui kiiresti sa nööri raputad. Selgita, miks sagedus ja laine kiirus on sõltumatud suurused, mida sa eraldi sead.
Selle eksperimendi füüsika
Laine kiirus nööril
Kiirus, millega ristlaine venitatud nööril liigub, sõltub ainult nööri pingest ja massist pikkusühiku kohta — mitte sagedusest ega amplituudist.
Universaalne laineseos
Iga laine puhul võrdub kiirus sageduse ja lainepikkuse korrutisega. Kuna v on nööri poolt määratud, sunnib f tõstmine λ-d proportsionaalselt kahandama.
Lained ja heli
- Löögid: kahe lähedase sageduse interferents
- Seisevlained: harmoonikud mõlemast otsast kinnitatud nööril
- Doppleri efekt: allikas lähenub kuuljale
- Heliintensiivsus ja pöördruudu seadus
- Detsibelliskaala: tohutu intensiivsusvahemiku kokkusurumine
- Tämber: liitheli harmooniline sisu
- Avatud toru resonants: pikkus määrab helikõrguse