تشدید لولهٔ باز: طول، زیر را میسازد
1 · پیشبینی
ستون هوای باز-باز (مثل لولهٔ ارگ باز) در بسامد پایهای که طولش تعیین میکند تشدید میکند. اگر لولهٔ کوتاهتری به کار ببرید، زیرِ تشدیدی بالا میرود یا پایین؟
- لولهٔ کوتاهتر در بسامد پایهٔ پایینتری تشدید میکند.
- لولهٔ کوتاهتر در بسامد پایهٔ بالاتری تشدید میکند.
- طول لوله بر بسامد پایه اثر ندارد.
2 · آمادهسازی
- پیشتنظیم تشدید لوله را باز کنید و Reset بزنید. لوله هر دو سر باز، در هوای 20°C است.
- قرائت بسامد پایه را روی لوله فعال کنید.
- طول لوله را برای هر آزمایش تنظیم کنید و بسامد پایه را ثبت کنید.
3 · گردآوری داده
| طول لوله L (m) | طول موج بنیادی λ (m) | بسامد بنیادی f₁ (Hz) |
|---|---|---|
| 0.30 | ||
| 0.50 | ||
| 0.70 |
برای سه آزمایش، بسامد پایه f₁ (محور y) را بر حسب 1/L (محور x) رسم کنید.
4 · تحلیل
- برای یک آزمایش، مقدار f₁ = c/(2L) را با c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s برای هوای 20 درجهٔ سلسیوس حساب کنید. با جدول مقایسه کنید.
- بسامد بنیادی لولهٔ باز-باز یک طول موج کامل دارد: λ = 2L. با استفاده از v = fλ توضیح دهید چرا f₁ = c/(2L) مستقیماً از این طول موج نتیجه میشود.
5 · گسترش
- لولهای که یک سرش بسته است (مانند کلارینت) فقط هارمونیکهای فرد را نگه میدارد و بسامد بنیادیاش f₁ = c/(4L) است — برای همان طول، نصف بسامد این آزمایش. چرا بستن یک سر ممکن است طول موج مؤثر را دو برابر کند؟
- تندی صوت c با دمای هوا زیاد میشود. اگر همین لوله را روز بسیار سردتری بیرون مینواختید، زیرِ تشدیدی بالا یا پایین میرفت؟ چرا سازهای بادی با تغییر دما نیاز به کوک دوباره دارند؟
فیزیک پشت این آزمایش
بسامد بنیادی لولهٔ باز
ستون هوایی که دو سرش باز است با طول موج کاملی که دو برابر طولش جا میشود تشدید میکند (λ = 2L) و بسامد بنیادی f₁ = c/(2L) میدهد — همان رابطهٔ تندی-طولموج هر موج، اینبار برای صدا در هوا.