Rezonancija otvorene cijevi: duljina određuje visinu tona

1 · Predviđanje

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?

2 · Postava

  1. Otvori postav pipe-resonance i pritisni Resetiraj. Cijev je otvorena na oba kraja, u zraku od 20°C.
  2. Omogući očitanje osnovne frekvencije na cijevi.
  3. Postavi duljinu cijevi za svaki pokušaj i zabilježi osnovnu frekvenciju.

3 · Prikupljanje podataka

Duljina cijevi L (m)Osnovna valna duljina λ (m)Osnovna frekvencija f₁ (Hz)
0.30
0.50
0.70

Nacrtaj osnovnu frekvenciju f₁ (y-os) naspram 1/L (x-os) za svoja tri pokušaja.

4 · Analiza

  1. 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.
  2. 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.

5 · Proširenje

  1. 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?
  2. 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?

Fizika iza ovog pokusa

Osnovni ton otvorene cijevi

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.

← Natrag na pokus

Valovi i zvuk

138 besplatnih radnih listova iz fizike za ispis