Huojunta: kaksi läheistä taajuutta interferoimassa
1 · Ennusta
Kaksi kaiutinta soittaa säveliä, jotka ovat lähes samalla taajuudella. Kuulija kuulee voimakkuuden pulssivan ylös ja alas. Mikä määrää, kuinka nopeasti se pulssii?
- 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.
2 · Kokoa
- 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.
3 · Kerää data
| Lähteen 1 taajuus f₁ (Hz) | Lähteen 2 taajuus f₂ (Hz) | Kanttitaajuus f_c (Hz) | Huojuntataajuus f_beat (Hz) |
|---|---|---|---|
| 440.00 | 442.00 | ||
| 440.00 | 444.00 | ||
| 440.00 | 448.00 |
Kuvaa huojuntataajuus f_beat (y-akseli) arvoa |f₂ − f₁| vasten (x-akseli) kolmelle suorituksellesi.
4 · Analysoi
- 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.
5 · Laajenna
- 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?
Tämän kokeen fysiikka
Huojuntataajuus
Kun kaksi lähes saman taajuuksien säveltä päällekkäin, niiden interferenssikuvio pulssii voimakkuudessa tahdilla, joka on yhtä suuri kuin kahden taajuuden erotus.
Kanttitaajuus
Sävelkorkeus, jonka kuulija oikeasti havaitsee, on lähellä kahden lähdetaajuuden keskiarvoa – huojunta on hidas amplitudipulsaatio, joka ratsastaa tuon keskiarvosävelen päällä.
Aallot ja ääni
- Etenevät aallot narussa: nopeus, taajuus ja aallonpituus
- Seisovat aallot: harmoniset kiinteässä narussa
- Doppler-ilmiö: lähde lähestyy kuulijaa
- Äänen intensiteetti ja käänteisen neliön laki
- Desibeliasteikko: valtavan intensiteettivälin pakkaaminen
- Sointiväri: monimutkaisen sävelen harmoninen sisältö
- Avoputken resonanssi: pituus määrää sävelkorkeuden