موج و صوت
موج منتشر روی وتر
Play را بفشارید — انتشار y = A sin(kx − ωt) را ببینید؛ y(t) را در مرکز ریسمان کاوش کنید.
موج منتشر روی وتر — شبیهسازی تعاملی موج و صوت. Play را بفشارید — انتشار y = A sin(kx − ωt) را ببینید؛ y(t) را در مرکز ریسمان کاوش کنید. آزمایشگاه مجازی فیزیکِ رایگانِ مرورگری با اندازهگیریهای زندهٔ SI و آموزش هدایتشده.
موج پیشرونده
اختلالی سینوسی روی ریسمانی با تندی v = √(T/μ) پیش میرود.
هر نقطه عرضی نوسان میکند در حالی که الگو در طول ریسمان پیش میرود. عدد موج k و بسامد زاویهای ω با رابطهٔ پاشندگی ریسمان به هم پیوندند.
- y = A sin(kx − ωt)
- v = √(T/μ)
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
وترِ زیر کشش ثابت، موجی منتشر حمل میکند. اگر با بسامد بالاتری برانگیزشش کنید، با طول موجش چه میشود؟
پیشبینیهایی که باید سنجیده شوند
- طول موج کوتاهتر میشود — تندی موج ثابت است، پس بسامد بالاتر الگو را فشرده میکند.
- طول موج در بسامد بالاتر بلندتر میشود.
- طول موج با بسامد تغییر نمیکند.
نقش متغیرها
آنچه شما تنظیم میکنید:
- بسامد محرک f (Hz)
آنچه اندازه میگیرید:
- تندی موج v (m/s)
- طول موج λ (m)
پژوهش چگونه اجرا میشود
- پیشتنظیم موج منتشر را باز کنید و Reset بزنید. کشش وتر (120 N) و چگالی خطی (0.01 kg/m) ثابتاند.
- قرائت طول موج را روی وتر فعال کنید.
- بسامد برانگیزش را برای هر آزمایش تنظیم کنید و وقتی الگو پایا شد طول موج را ثبت کنید.
معادلهٔ حاکم
تندی موج روی وتر — v = √(T/μ)
تندی موج عرضی روی وتر کشیده فقط به کشش وتر و جرم بر واحد طولش بستگی دارد — نه به بسامد و دامنه.
رابطهٔ عمومی موج — v = f·λ
برای هر موج، تندی برابر بسامد ضربدر طول موج است. چون v را وتر ثابت کرده، بالا بردن f، λ را بهتناسب کوچک میکند.
برگهٔ کار چاپی از دانشآموزان چه میخواهد به دست آورند
- برای یک آزمایش، با T = 120 N و μ = 0.01 kg/m مقدار v = √(T/μ) و سپس λ = v/f را حساب کنید. هر دو را با جدول مقایسه کنید.
- تندی موج در هر سه آزمایش یکسان است. با استفاده از v = fλ توضیح دهید چرا دو برابر شدن بسامد باید طول موج را نصف کند.
کجا غیر از آزمایشگاه خودش را نشان میدهد
- اگر بهجای بسامد، کشش وتر را زیاد کنید، تندی موج بالا میرود یا پایین؟ طول موج در بسامد ثابت بلندتر یا کوتاهتر میشود؟
- تندی موج به محیط بستگی دارد (اینجا کشش و چگالی خطی)، نه به تندی تکاندادن وتر. توضیح دهید چرا بسامد و تندی موج کمیتهای مستقلیاند که جداگانه تنظیمشان میکنید.
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.2 Wave model
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Wave properties
- Middle School Physical Science — Wave amplitude and energy
- Middle School Physical Science — Waves meeting materials
- به موج پیشرونده خوش آمدید
- انتخاب ریسمان
- Play را بفشارید
- حرکتش را ببینید
- 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.