موج و صوت
رنگ صوت غنی (هارمونیکها)
Play را بفشارید — تن خالص را با جزءهای هارمونیک روی اسیلوسکوپ مقایسه کنید.
رنگ صوت غنی (هارمونیکها) — شبیهسازی تعاملی موج و صوت. Play را بفشارید — تن خالص را با جزءهای هارمونیک روی اسیلوسکوپ مقایسه کنید. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
رنگ صدا و هارمونیکها
سازهای واقعی پایه بهعلاوهٔ نتهای بالاتر تولید میکنند. آمیختهٔ هارمونیکها رنگ صدا را تعیین میکند.
دنبالهٔ فوریهای از موجهای سینوسی در مضارب صحیح پایه، شکلهای موج مرکب میسازد. وزنهای هارمونیک متفاوت، شخصیت صدا را عوض میکنند.
- پایه + جزءهای هارمونیک
- رنگ صدا = آمیزهٔ هارمونیکی
خلاصهٔ پژوهش
پرسش را پیش از بازکردن آزمایشگاه برنامهریزی کنید
این خلاصه همان صفحهٔ از پیش رندرشده است: پرسش محوری، پیشبینیهای رقیب، نقش متغیرها، قوانین حاکم، برپاسازی، تحلیل و پرسشهای گسترش — به همین ترتیب و همیشه در دید میمانند.
پرسش محوری
تُن موسیقیاییِ 220 Hz از موج سینوسی خالصِ 220 Hz متفاوت میشنود — «رنگ» یا طنین دارد. موج صوتیاش واقعاً چه فرقی دارد؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- تُن فقط نسخهٔ بلندتر همان موج خالص 220 Hz است.
- تُن زیر و پایهٔ متفاوتی از 220 Hz دارد.
- تُن آمیزهای از پایه بهعلاوهٔ هارمونیکهای بالاتر با شدتهای متفاوت است.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- شمارهٔ هارمونیک n
آنچه اندازه میگیرید:
- بسامد n·220 Hz
- نسبت دامنه (نسبت به پایه)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیم رنگصدا را باز کنید و Reset بزنید. منبع پایهٔ 220 Hz را آمیخته با هارمونیکهای مشخص بالاتر میفرستد.
- نمایش طیف هارمونیکی را نزد ناظر فعال کنید.
- برای هر ردیف، دامنهٔ هارمونیک فهرستشده را نسبت به دامنهٔ پایه بخوانید.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- بسامد هر هارمونیک جدولتان را بهصورت n × 220 Hz فهرست کنید و نسبتهای دامنهٔ ثبتشده را با نمایش طیف مقایسه کنید.
- هارمونیکهای 2 و 4 در این تُن دامنهٔ صفر دارند، در حالی که 1 و 3 و 5 (همهٔ فرد) حاضرند. طیفِ با هارمونیکهای فقط فرد دربارهٔ شکل موج چه میگوید؟
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- تُن کلارینت با هارمونیکهای فرد غالب است، شبیه این، در حالی که تُن ویولن هارمونیکهای زوج قوی هم دارد. توضیح دهید چرا دو ساز با همان زیر و پایهٔ 220 Hz کاملاً متفاوت شنیده میشوند.
- چنگکشصدا تُنی تقریباً خالص میسازد (فقط پایه، بیهارمونیک بالاتر). نمودار میلهای طیفش با این آزمایش چگونه فرق میکرد؟
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.3 Wave phenomena
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Wave properties
- به رنگ صدای غنی خوش آمدید
- انتخاب منبع
- Play را بفشارید
- دستور هارمونیکی
- پنل ویژگیها را باز کنید
- انجامش دادید!
شبیهسازی تعاملی را باز کنید تا صحنه را بسازید، Play را بفشارید و با اندازهگیریهای زنده و آموزش هدایتشده کاوش کنید.