Risonanza del tubo aperto: la lunghezza fissa l'altezza

1 · Prevedi

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?

• 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.

2 · Configurazione

1. Apri il preset risonanza del tubo e premi Reimposta. Il tubo è aperto a entrambe le estremità, in aria a 20°C.
2. Attiva la lettura della frequenza fondamentale sul tubo.
3. Imposta la lunghezza del tubo per ogni prova e registra la fondamentale.

3 · Raccogli dati

Traccia f₁ (asse y) contro 1/L (asse x) per le tre prove.

4 · Analizza

1. 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.
2. 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.

5 · Estendi

1. 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?
2. 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?

La fisica dietro questo esperimento

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