Aallot ja ääni
Kahden lähteen huojunta
Paina Toista – katso aaltojen interferoituvan; havaitsija kuulee huojunnan ja y(t) näyttää kotelokäyrän.
Kahden lähteen huojunta – interaktiivinen Aallot ja ääni-simulaatio. Paina Toista – katso aaltojen interferoituvan; havaitsija kuulee huojunnan ja y(t) näyttää kotelokäyrän. Ilmainen selaimessa toimiva virtuaalinen fysiikkalaboratorio, jossa on reaaliaikaiset SI-mittaukset ja opastettu tutoriaali.
Huojunta
Kaksi hieman eri taajuisilla toimivaa lähdettä tuottavat huojuntakuvion – hitaan voimakkuuden nousun ja laskun.
f₁:n ja f₂:n välinen interferenssi luo yhdistetyn aallon, jonka amplitudi moduloituu taajuudella |f₁ − f₂|. Havaitsija kuulee huojuntataajuuden.
- f_beat = |f₁ − f₂|
- Aaltojen superpositio
Tutkimustiivistelmä
Suunnittele kysymys ennen laboratorion avaamista
Tiivistelmä vastaa esirendattua sivua: tutkimuskysymys, kilpailevat ennusteet, muuttujien roolit, hallitsevat lait, kokoonpano sekä analyysi- ja laajennuskysymykset pysyvät näkyvissä tässä järjestyksessä.
Tutkimuskysymys
Kaksi kaiutinta soittaa säveliä, jotka ovat lähes samalla taajuudella. Kuulija kuulee voimakkuuden pulssivan ylös ja alas. Mikä määrää, kuinka nopeasti se pulssii?
Punniteltavat ennusteet
- Pulssin taajuus on yhtä suuri kuin kahden taajuuden summa.
- Pulssin (huojunnan) taajuus on yhtä suuri kuin kahden taajuuden erotus.
- Pulssin taajuus on yhtä suuri kuin kahden taajuuden keskiarvo.
Muuttujien roolit
Mitä asetat:
- Lähteen 1 taajuus f₁ (Hz)
- Lähteen 2 taajuus f₂ (Hz)
Mitä mittaat:
- Kanttitaajuus f_c (Hz)
- Huojuntataajuus f_beat (Hz)
Miten tutkimus etenee
- Avaa kahden lähteen huojunta -esiasetus ja paina Nollaa. Lähde 1 on kiinnitetty arvoon 440 Hz.
- Ota käyttöön huojuntataajuuden ja kanttitaajuuden lukemat havaitsijalla.
- Aseta lähteen 2 taajuus jokaiselle suoritukselle ja kirjaa huojuntataajuus.
Hallitseva yhtälö
Huojuntataajuus — f_beat = |f₁ − f₂|
Kun kaksi lähes saman taajuuksien säveltä päällekkäin, niiden interferenssikuvio pulssii voimakkuudessa tahdilla, joka on yhtä suuri kuin kahden taajuuden erotus.
Kanttitaajuus — f_c = (f₁ + f₂)/2
Sävelkorkeus, jonka kuulija oikeasti havaitsee, on lähellä kahden lähdetaajuuden keskiarvoa – huojunta on hidas amplitudipulsaatio, joka ratsastaa tuon keskiarvosävelen päällä.
Mitä tulostettava työarkki pyytää opiskelijoita selvittämään
- Yhdelle suoritukselle laske f_beat = |f₂ − f₁| ja f_c = (f₁ + f₂)/2. Vertaa molempia taulukkoon.
- Selitä, miksi kuulija havaitsee yhden sävelen kanttitaajuuden lähellä, ja voimakkuus pulssii (paljon hitaammalla) huojuntataajuudella.
Missä tämä näkyy laboratorion ulkopuolella
- Muusikot viritävät soittimia kuuntelemalla huojukea sävelensä ja vertailusävelen välillä ja säätämällä, kunnes huojunta hidastuu nollaan. Selitä, miksi nolla huojuntaa tarkoittaa, että kaksi taajuutta ovat täsmälleen yhtä suuret.
- Kun f₂ lähestyy yhä enemmän arvoa f₁, mitä huojuntataajuudelle tapahtuu? Mitä kuulisit rajassa f₂ = f₁?
- 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
- Tervetuloa kahden lähteen huojuntaan
- Valitse havaitsija
- Paina Toista
- Kuule horjunta
- Avaa Ominaisuudet-paneeli
- Onnistuit!
Avaa interaktiivinen simulaatio rakentaaksesi kohtauksen, paina Toista ja tutki reaaliaikaisten mittausten ja opastetun tutoriaalin kanssa.
Avaa interaktiivinen laboratorio →