Open-Pipe Resonance: Haba ang Nagtatakda sa Pitch
1 · Humula
Ang open-open na air column (gaya ng bukas na organ pipe) ay resonate sa fundamental frequency na itinatakda ng haba nito. Kung gagamit ka ng mas maikling pipe, tataas o bababa ang resonant pitch?
- Mas mababang fundamental ang resonance ng mas maikling pipe.
- Mas mataas na fundamental ang resonance ng mas maikling pipe.
- Hindi naaapektuhan ng haba ng pipe ang fundamental frequency.
2 · Mag-set Up
- Buksan ang pipe-resonance preset at pindutin ang I-reset. Bukas ang pipe sa magkabilang dulo, sa hangin na 20°C.
- I-enable ang fundamental-frequency readout sa pipe.
- Itakda ang haba ng pipe sa bawat trial at itala ang fundamental frequency.
3 · Mangulekta ng Data
| Haba ng pipe L (m) | Fundamental wavelength λ (m) | Fundamental frequency f₁ (Hz) |
|---|---|---|
| 0.30 | ||
| 0.50 | ||
| 0.70 |
I-plot ang fundamental frequency f₁ (y-axis) laban sa 1/L (x-axis) para sa tatlong trial mo.
4 · Mag-analisa
- Para sa isang trial, kalkulahin ang f₁ = c/(2L) gamit ang c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s para sa hangin na 20°C. Ihambing sa table.
- Ang fundamental ng open-open na pipe ay may buong wavelength na λ = 2L. Ipaliwanag, gamit ang v = fλ, kung bakit direkta sa wavelength na iyon ang f₁ = c/(2L).
5 · Palawakin
- Ang pipeng sarado sa isang dulo (gaya ng clarinet) ay sumusuporta lang ng odd harmonic at may fundamental na f₁ = c/(4L) — kalahati ng frequency ng experiment na ito para sa parehong haba. Bakit maaaring dumoble ang epektibong wavelength ng pagsasara ng isang dulo?
- Tumataas ang bilis ng tunog na c kasama ng temperatura ng hangin. Kung pinatugtog mo ang parehong pipe sa labas sa mas malamig na araw, tataas o bababa ang resonant pitch? Bakit kailangang mag-retune ang mga wind instrument habang nagbabago ang temperatura?
Ang Physics sa Likod ng Experiment na Ito
Open-Pipe Fundamental
Ang air column na bukas sa magkabilang dulo ay resonate kung ang buong wavelength ay umaangkop nang dalawang beses sa haba nito (λ = 2L), na nagbibigay ng fundamental frequency na f₁ = c/(2L) — parehong speed-wavelength relation ng kahit anong wave, inilapat sa tunog sa hangin.