Bangos ir garsas

Keliaujanti banga stygoje

Spausk Leisti — žiūrėk, kaip sklinda y = A sin(kx − ωt); zondas rodo y(t) stygos viduryje.

Keliaujanti banga stygoje — interaktyvi Bangos ir garsas simuliacija. Spausk Leisti — žiūrėk, kaip sklinda y = A sin(kx − ωt); zondas rodo y(t) stygos viduryje. Nemokama naršyklės virtuali fizikos laboratorija su gyvais SI matavimais ir vedama instrukcija.

Keliaujančioji banga

Sinusinis sutrikimas keliauja styga greičiu v = √(T/μ).

Kiekvienas taškas svyruoja skersai, o raštas slenka styga. Bangos skaičius k ir kampinis dažnis ω siejami stygos dispersijos sąryšiu.

• y = A sin(kx − ωt)
• v = √(T/μ)

Tyrimo santrauka

Suplanuok klausimą dar prieš atidarydamas laboratoriją

Santrauka atspindi iš anksto sugeneruotą puslapį: pagrindinis klausimas, konkuruojantys spėjimai, kintamųjų vaidmenys, valdantys dėsniai, sąranka, analizė ir pratęsimo raginimai išlieka matomi ir būtent šia tvarka.

Pagrindinis klausimas

Styga su fiksuotu įtempimu neša keliaujančią bangą. Jei žadinsi ją aukštesniu dažniu, kas atsitinka bangos ilgiui?

Svarstytini spėjimai

• Bangos ilgis trumpėja — bangos greitis lieka fiksuotas, todėl aukštesnis dažnis suspaudžia raštą.
• Bangos ilgis ilgėja aukštesniame dažnyje.
• Bangos ilgis nesikeičia su dažniu.

Kintamųjų vaidmenys

Ką tu nustatai:

• Žadinimo dažnis f (Hz)

Ką tu matauji:

• Bangos greitis v (m/s)
• Bangos ilgis λ (m)

Kaip vyksta tyrimas

1. Atidaryk „Keliaujančios bangos stygoje“ eksperimentą ir spausk Atstatyti. Stygos įtempimas (120 N) ir linijinis tankis (0.01 kg/m) fiksuoti.
2. Įjunk bangos ilgio rodmuo ant stygos.
3. Nustatyk žadinimo dažnį kiekvienam bandymui ir užsirašyk bangos ilgį, vos raštui nusistovėjus.

Valdančioji lygtis

Bangos greitis stygoje — v = √(T/μ)

Greitis, kuriuo skersinė banga keliauja įtempta styga, priklauso tik nuo stygos įtempimo ir masės ilgio vienetui — ne nuo dažnio ar amplitudės.

Universalusis bangų sąryšis — v = f·λ

Bet kuriai bangai greitis lygus dažnis kart bangos ilgis. Kadangi v fiksuoja styga, f kėlimas verčia λ proporcingai trauktis.

Ką spausdinamasis darbo lapas prašo mokinių apskaičiuoti

• Vienam bandymui apskaičiuok v = √(T/μ) naudodamas T = 120 N ir μ = 0.01 kg/m, tada λ = v/f. Palygink abu su lentele.
• Bangos greitis toks pat visuose trijuose bandymuose. Paaiškink, naudodamas v = fλ, kodėl dažnio padvigubinimas tarpusavy perpus trumpina bangos ilgį.

Kur tai pasirodo už laboratorijos ribų

• Jei vietoj dažnio didintum stygos įtempimą, bangos greitis didėtų ar mažėtų? Ar bangos ilgis fiksuotu dažniu ilgtų ar trumpėtų?
• Bangos greitis priklauso nuo terpės (čia įtempimo ir linijinio tankio), o ne nuo to, kaip greitai kratai stygą. Paaiškink, kodėl dažnis ir bangos greitis yra nepriklausomi dydžiai, kuriuos nustatai atskirai.

• AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
• IB Physics — C.2 Wave model
• General High School Physics — Waves & sound
• NGSS High School Physics — Wave properties
• Middle School Physical Science — Wave amplitude and energy
• Middle School Physical Science — Waves meeting materials

1. Sveiki atvykę prie keliaujančios bangos
2. Pasirink stygą
3. Spausk Leisti
4. Žiūrėk, kaip juda
5. Atidaryk Savybių skydą
6. Tau pavyko!

Atidaryk interaktyvią simuliaciją, sukurk sceną, spausk Leisti ir tyrinėk su gyvais matavimais bei vedama instrukcija.

Atidaryk interaktyvią laboratoriją →

Atsisiųsti darbo lapą →

Bangų lygtis