Stojeći valovi: harmonici na fiksnoj žici

1 · Predviđanje

Žica fiksirana na oba kraja rezonira na određenim frekvencijama zvanim harmonici. Kako se frekvencija 2. i 3. harmonika odnosi na osnovni ton?

• Frekvencije harmonika ne slijede jednostavan uzorak u odnosu na osnovni.
• Frekvencija svakog harmonika polovica je prethodnog.
• Frekvencija svakog harmonika cjelobrojni je višekratnik osnovnog.

2 · Postava

1. Otvori postav stojećeg vala i pritisni Resetiraj. Napetost (120 N), linearna gustoća (0.01 kg/m) i duljina (1.2 m) fiksni su.
2. Omogući očitanje osnovne frekvencije na žici.
3. Postavi broj harmonika n za svaki pokušaj i zabilježi rezonantnu frekvenciju.

3 · Prikupljanje podataka

Nacrtaj rezonantnu frekvenciju fₙ (y-os) naspram broja harmonika n (x-os) za svoja tri pokušaja. Prolazi li crta kroz ishodište?

4 · Analiza

1. Izračunaj f₁ = √(T/μ)/(2L) koristeći T = 120 N, μ = 0.01 kg/m, L = 1.2 m, zatim fₙ = n·f₁ za svaki redak. Usporedi s tablicom.
2. Tvoj graf fₙ naspram n trebao bi biti pravac kroz ishodište s nagibom f₁. Objasni zašto fiksiranje oba kraja prisiljava samo cjelobrojne višekratnike f₁ na rezonanciju.

5 · Proširenje

1. Osnovni ton žice gitare određuje notu koju čuješ, ali žica titra i na višim harmonicima istovremeno, dajući noti boju. Gdje drugo u ovoj aplikaciji možeš vidjeti kombinirane harmonike?
2. Kad bi prepolovio duljinu žice (zadržavajući napetost i linearnu gustoću), što bi se dogodilo s osnovnom frekvencijom? Koristi f₁ = v/(2L) za objašnjenje.

Fizika iza ovog pokusa

← Natrag na pokus

138 besplatnih radnih listova iz fizike za ispis