Onde e suono
Risonanza del tubo
Premi Play: eccita un tubo aperto alla fondamentale; la risonanza amplifica la risposta.
Risonanza del tubo — simulazione interattiva (Onde e suono). Premi Play: eccita un tubo aperto alla fondamentale; la risonanza amplifica la risposta. Laboratorio virtuale di fisica gratuito nel browser con misure SI dal vivo e tutorial guidato.
Risonanza del tubo
Un tubo aperto risuona quando la frequenza d'eccitazione combacia con un modo d'onda stazionaria.
Per un tubo aperto-aperto, le lunghezze d'onda ammesse soddisfano L = nλ/2. Alla risonanza l'ampiezza cresce perché l'energia viene trasferita efficientemente nella moda del tubo.
- fₙ = n·v/(2L)
- Tubo aperto: λₙ = 2L/n
Sintesi dell'indagine
Pianifica la domanda prima di aprire il laboratorio
La sintesi riprende la pagina pre-renderizzata: domanda guida, previsioni concorrenti, ruoli delle variabili, leggi dominanti, procedura, analisi ed estensioni restano visibili e in quest'ordine.
Domanda guida
Una colonna d'aria aperta alle due estremità (come un tubo d'organo aperto) risuona a una fondamentale fissata dalla lunghezza. Con un tubo più corto, l'altezza di risonanza sale o scende?
Previsioni da valutare
- Un tubo più corto risuona a una fondamentale più bassa.
- Un tubo più corto risuona a una fondamentale più alta.
- La lunghezza non influenza la fondamentale.
Ruoli delle variabili
Cosa imposti tu:
- Lunghezza del tubo L (m)
Cosa misuri:
- Lunghezza d'onda fondamentale λ (m)
- Frequenza fondamentale f₁ (Hz)
Come si svolge l'indagine
- Apri il preset risonanza del tubo e premi Reimposta. Il tubo è aperto a entrambe le estremità, in aria a 20°C.
- Attiva la lettura della frequenza fondamentale sul tubo.
- Imposta la lunghezza del tubo per ogni prova e registra la fondamentale.
Equazione che governa
Fondamentale del tubo aperto — f₁ = c/(2L)
Una colonna d'aria aperta a entrambe le estremità risuona con una lunghezza d'onda piena che entra due volte nella sua lunghezza (λ = 2L), dando frequenza fondamentale f₁ = c/(2L) — la stessa relazione velocità-lunghezza d'onda di qualunque onda, applicata al suono nell'aria.
Cosa il foglio stampabile chiede di ricavare agli studenti
- Per una prova, calcola f₁ = c/(2L) usando c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s per l'aria a 20 °C. Confronta con la tabella.
- La fondamentale di un tubo aperto-aperto ha una lunghezza d'onda piena λ = 2L. Spiega, usando v = fλ, perché f₁ = c/(2L) segue direttamente da quella lunghezza d'onda.
Dove si ritrova fuori dal laboratorio
- Un tubo chiuso a un'estremità (come un clarinetto) supporta solo le armoniche dispari e ha fondamentale f₁ = c/(4L) — metà della frequenza di questo esperimento alla stessa lunghezza. Perché chiudere un'estremità potrebbe raddoppiare la lunghezza d'onda effettiva?
- La velocità del suono c cresce con la temperatura dell'aria. Suonando questo stesso tubo all'aperto in una giornata molto più fredda, l'altezza salirebbe o scenderebbe? Perché gli strumenti a fiato vanno riacordati al cambiar della temperatura?
- 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
- Benvenuto alla risonanza del tubo
- Seleziona il tubo
- Premi Play
- Eccita la fondamentale
- Apri il pannello Proprietà
- Ce l'hai fatta!
Apri la simulazione interattiva per costruire la scena, premere Play ed esplorare con misure dal vivo e un tutorial guidato.
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