Avoputken resonanssi: pituus määrää sävelkorkeuden

1 · Ennusta

Molemmin päin avoin ilmapylväs (kuten avoin urkuputki) resonoi pituudestaan määräytyvällä perustaajuudella. Jos käytät lyhyempää putkea, nouseeko vai laskeeko resonanssisävelkorkeus?

• Lyhyempi putki resonoi matalammalla perustaajuudella.
• Lyhyempi putki resonoi korkeammalla perustaajuudella.
• Putken pituus ei vaikuta perustaajuuteen.

2 · Kokoa

1. Avaa putkiresonanssi-esiasetus ja paina Nollaa. Putki on avoin molemmista päistä, 20 °C:n ilmassa.
2. Ota käyttöön perustaajuuden lukema putkessa.
3. Aseta putken pituus jokaiselle suoritukselle ja kirjaa perustaajuus.

3 · Kerää data

Kuvaa perustaajuus f₁ (y-akseli) arvoa 1/L vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi.

4 · Analysoi

1. Yhdelle suoritukselle laske f₁ = c/(2L) käyttäen c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s arvolle 20 °C ilma. Vertaa taulukkoon.
2. Molemmin päin avoimen putken perustaajuudella on täysi aallonpituus λ = 2L. Selitä kaavalla v = fλ, miksi f₁ = c/(2L) seuraa suoraan siitä aallonpituudesta.

5 · Laajenna

1. Toisesta päästään suljettu putki (kuten klarinetti) tukee vain parittomia harmonisia ja sillä on perustaajuus f₁ = c/(4L) – puolet tämän kokeen taajuudesta samalla pituudella. Miksi toisen pään sulkeminen kaksinkertaistaa efektiivisen aallonpituuden?
2. Äänen nopeus c kasvaa ilman lämpötilan mukana. Jos soitaisit samaa putkea ulkona paljon kylmempänä päivänä, nousisiko vai laskisiko sen resonanssisävelkorkeus? Miksi puhallussoittimet tarvitsevat uudelleenvirityksen lämpötilan muuttuessa?

Tämän kokeen fysiikka

← Takaisin kokeeseen

138 ilmaista tulostettavaa fysiikan työarkkia