Valovi i zvuk
Rezonancija cijevi
Pritisni Pokreni — pobudi otvorenu cijev na osnovnom tonu; rezonancija pojačava odziv.
Rezonancija cijevi — interaktivna simulacija: Valovi i zvuk. Pritisni Pokreni — pobudi otvorenu cijev na osnovnom tonu; rezonancija pojačava odziv. Besplatan virtualni laboratorij fizike u pregledniku sa SI mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.
Rezonancija cijevi
Otvorena cijev rezonira kad pobudna frekvencija odgovara načinu stojećeg vala.
Za cijev otvorenu s oba kraja, dopuštene valne duljine zadovoljavaju L = nλ/2. Pri rezonanciji amplituda raste jer se energija učinkovito prenosi u način cijevi.
- fₙ = n·v/(2L)
- Otvorena cijev: λₙ = 2L/n
Sažetak istraživanja
Isplaniraj pitanje prije nego otvoriš laboratorij
Sažetak odražava unaprijed prikazanu stranicu: središnje pitanje, suprotstavljena predviđanja, uloge varijabli, odgovarajući zakoni, postava, analiza i poticaji za proširenje ostaju vidljivi i u ovom redoslijedu.
Središnje pitanje
Zračni stupac otvoren na oba kraja (poput otvorene orguljske svirale) rezonira na osnovnoj frekvenciji koju određuje duljina. Ako koristiš kraću cijev, ide rezonantna visina tona gore ili dolje?
Predviđanja za odvagnuti
- Kraća cijev rezonira na nižoj osnovnoj frekvenciji.
- Kraća cijev rezonira na višoj osnovnoj frekvenciji.
- Duljina cijevi ne utječe na osnovnu frekvenciju.
Uloge varijabli
Što postavljaš:
- Duljina cijevi L (m)
Što mjeriš:
- Osnovna valna duljina λ (m)
- Osnovna frekvencija f₁ (Hz)
Kako istraživanje teče
- Otvori postav pipe-resonance i pritisni Resetiraj. Cijev je otvorena na oba kraja, u zraku od 20°C.
- Omogući očitanje osnovne frekvencije na cijevi.
- Postavi duljinu cijevi za svaki pokušaj i zabilježi osnovnu frekvenciju.
Odgovarajuća jednadžba
Osnovni ton otvorene cijevi — f₁ = c/(2L)
Zračni stupac otvoren na oba kraja rezonira s punom valnom duljinom koja stane dvaput u njegovu duljinu (λ = 2L), dajući osnovnu frekvenciju f₁ = c/(2L) — isti odnos brzine i valne duljine kao svaki val, primijenjen na zvuk u zraku.
Što ispisivi radni list traži od učenika da izrade
- Za jedan pokušaj izračunaj f₁ = c/(2L) koristeći c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s za zrak od 20°C. Usporedi s tablicom.
- Osnovni ton cijevi otvorene s obje strane ima punu valnu duljinu λ = 2L. Objasni, koristeći v = fλ, zašto f₁ = c/(2L) izravno slijedi iz te valne duljine.
Gdje se ovo pojavljuje izvan laboratorija
- Cijev zatvorena na jednom kraju (poput klarineta) nosi samo neparne harmonike i ima osnovni f₁ = c/(4L) — pola frekvencije ovog pokusa za istu duljinu. Zašto bi zatvaranje jednog kraja udvostručilo učinkovitu valnu duljinu?
- Brzina zvuka c raste s temperaturom zraka. Kad bi svirao ovu istu cijev vani puno hladniji dan, bi li rezonantna visina tona išla gore ili dolje? Zašto duhački instrumenti trebaju preštimavanje kako se temperatura mijenja?
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.4 Standing waves and resonance
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Wave properties
- Dobro došli u rezonanciju cijevi
- Odaberi cijev
- Pritisni Pokreni
- Pobudi osnovni ton
- Otvori ploču Svojstva
- Uspjelo ti je!
Otvori interaktivnu simulaciju za izgradnju scene, pritisni Pokreni i istražuj s mjerenjima u stvarnom vremenu i vođenim tutorijalom.
Otvori interaktivni laboratorij →