Hullámok és hang
Csőrezonancia
Nyomd meg az Indítást — gerjeszd a nyitott csövet az alaphangján; a rezonancia felerősíti a választ.
Csőrezonancia — interaktív Hullámok és hang szimuláció. Nyomd meg az Indítást — gerjeszd a nyitott csövet az alaphangján; a rezonancia felerősíti a választ. Ingyenes, böngészőben futó virtuális fizikalabor élő SI-mérésekkel és vezetett tutoriallal.
Csőrezonancia
Egy nyitott cső akkor rezonál, amikor a gerjesztő frekvencia egy állóhullám-módusra esik.
Nyitott-nyitott csőben a megengedett hullámhosszak L = nλ/2-t elégítik ki. Rezonancián az amplitúdó nő, mert az energia hatékonyan jut a cső-módba.
- fₙ = n·v/(2L)
- Nyitott cső: λₙ = 2L/n
Vizsgálódási összefoglaló
Tervezd meg a kérdést, mielőtt megnyitod a labort
Az összefoglaló a előrenderelt oldalt tükrözi: vezérlő kérdés, versengő jóslatok, változószerepek, vezérlő törvények, beállítás, elemzés és bővítési feladatok láthatóak és ebben a sorrendben maradnak.
Vezérlő kérdés
Egy nyitott-nyitott légoszlop (mint egy nyitott orgonacső) a hossza által meghatározott alapfrekvencián rezonál. Ha rövidebb csövet használsz, fel- vagy lemegy a rezonancia hangmagassága?
Mérlegelendő jóslatok
- A rövidebb cső mélyebb alapfrekvencián rezonál.
- A rövidebb cső magasabb alapfrekvencián rezonál.
- A csőhossz nem befolyásolja az alapfrekvenciát.
Változószerepek
Amit te állítasz be:
- Csőhossz L (m)
Amit mérsz:
- Alaphang hullámhossza λ (m)
- Alapfrekvencia f₁ (Hz)
Hogyan fut a vizsgálódás
- Nyisd meg a pipe-resonance előbeállítást, és nyomd meg a Visszaállítást. A cső mindkét végén nyitott, 20°C-os levegőben.
- Engedélyezd az alapfrekvencia-kijelzőt a csövön.
- Állítsd be a cső hosszát minden mérésnél, és rögzítsd az alapfrekvenciát.
Vezéregyenlet
Nyitott cső alaphangja — f₁ = c/(2L)
A mindkét végén nyitott légoszlop olyan hullámhosszal rezonál, amely kétszer a hossza (λ = 2L), ami f₁ = c/(2L) alapfrekvenciát ad — ugyanaz a sebesség–hullámhossz viszony, mint bármely hullámnál, levegőben terjedő hangra alkalmazva.
Amit a nyomtatható munkalap megoldatnia ad a diákokkal
- Egy mérésnél számítsd ki az f₁ = c/(2L)-t a c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s értékkel 20°C-os levegőre. Hasonlítsd a táblázathoz.
- A nyitott-nyitott cső alapfrekvenciájához teljes λ = 2L hullámhossz tartozik. Magyarázd meg a v = fλ-vel, miért következik közvetlenül ebből a hullámhosszból az f₁ = c/(2L).
Hol bukkan fel ez a laboron túl
- Az egyik végén zárt cső (mint a klarinét) csak páratlan harmonikusokat tartalmaz, és az alapfrekvenciája f₁ = c/(4L) — ennek a kísérletnek a fele ugyanazon hossznál. Miért duplázhatja meg a hatékony hullámhosszat az egyik vég lezárása?
- A c hangsebesség nő a levegő hőmérsékletével. Ha ugyanazt a csövet egy sokkal hidegebb napon, a szabadban szólaltatnád meg, fel- vagy lemenne a rezonancia hangmagassága? Miért kell a fúvós hangszereket áthangolni a hőmérséklet változásával?
- 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
- Üdv a Cső-rezonanciánál
- Válaszd ki a csövet
- Nyomd meg az Indítást
- Gerjeszd az alaphangot
- Nyisd meg a Tulajdonságok panelt
- Sikerült!
Nyisd meg az interaktív szimulációt a jelenet megépítéséhez, nyomd meg az Indítást, és fedezz fel élő mérésekkel és vezetett tutoriallal.