Bangas un skaņa
Caurules rezonanse
Nospied „Atskaņot“ — ierosini atvērtu cauruli pamatfrekvencē; rezonanse pastiprina atbildi.
Caurules rezonanse — interaktīva Bangas un skaņa simulācija. Nospied „Atskaņot“ — ierosini atvērtu cauruli pamatfrekvencē; rezonanse pastiprina atbildi. Bezmaksas virtuālā fizikas laboratorija pārlūkā ar dzīviem SI mērījumiem un vadītu pamācību.
Caurules rezonanse
Atvērta caurule rezonē, kad ierosmes frekvence sakrīt ar stāvvilņa režīmu.
Atvērtai-atvērtai caurulei atļautie viļņa garumi apmierina L = nλ/2. Pie rezonanses amplitūda aug, jo enerģija tieši pārvadājas caurules režīmā.
- fₙ = n·v/(2L)
- Atvērta caurule: λₙ = 2L/n
Izpētes kopsavilkums
Izplāno jautājumu, pirms atver laboratoriju
Īss apraksts atspoguļo iepriekšrenderēto lapu: virzošais jautājums, konkurējošās prognozes, mainīgo lielumu lomas, noteicošie likumi, iestatījums, analīze un paplašinājuma jautājumi paliek redzami un šajā secībā.
Virzošais jautājums
Atvērts-atvērts gaisa stabs (kā atvērta ērģeļa caurule) rezonē pamatfrekvencē, ko nosaka tā garums. Ja izmanto īsāku cauruli, vai rezonanses toņa augstums iet augšup vai lejup?
Prognozes, ko svērt
- Īsāka caurule rezonē zemākā pamatfrekvencē.
- Īsāka caurule rezonē augstākā pamatfrekvencē.
- Caurules garums neietekmē pamatfrekvenci.
Lielumu lomas
Ko tu iestati:
- Caurules garums L (m)
Ko tu mēri:
- Pamatvilņa garums λ (m)
- Pamatfrekvence f₁ (Hz)
Kā izpēte norit
- Atver caurules rezonanses eksperimentu un nospied Atiestatīt. Caurule ir atvērta abos galos, 20°C gaisā.
- Ieslēdz pamatfrekvences rādījumu uz caurules.
- Iestati caurules garumu katram mēģinājumam un ieraksti pamatfrekvenci.
Noteicošais vienādojums
Atvērtas caurules pamatvilnis — f₁ = c/(2L)
Gaisa stabs, atvērts abos galos, rezonē ar pilnu viļņa garumu, kas ietilpst divas reizes tā garums (λ = 2L), dodot pamatfrekvenci f₁ = c/(2L) — tā pati ātruma-viļņa garuma sakarība kā jebkuram vilnim, pielietota skaņai gaisā.
Ko drukājamā darba lapa liek skolēniem izrēķināt
- Vienam mēģinājumam izrēķini f₁ = c/(2L) ar c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s 20°C gaisam. Salīdzini ar tabulu.
- Atvērtas-atvērtas caurules pamatvilnim ir pilns viļņa garums λ = 2L. Izskadyro, izmantojot v = fλ, kāpēc f₁ = c/(2L) izriet tieši no tā viļņa garuma.
Kur tas parādās ārpus laboratorijas
- Caurule, aizvērta vienā galā (kā klarnete), atbalsta tikai nepāra harmoniskos un ir pamatfrekvence f₁ = c/(4L) — puse no šī eksperimenta frekvences tam pašam garumam. Kāpēc viena gala aizvēršana var dubultot efektīvo viļņa garumu?
- Skaņas ātrums c aug ar gaisa temperatūru. Ja tu spēlētu šo pašu cauruli ārā daudz aukstākā dienā, vai tās rezonanses toņa augstums iet augšup vai lejup? Kāpēc pūšaminstrumentiem jāskaņojas atkārtoti, temperatūrai mainoties?
- 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
- Sveicināts caurules rezonanses eksperimentā
- Atlasīts cauruli
- Nospied „Atskaņot”
- Ierosini pamatvilni
- Atver Īpašību paneli
- Tev izdevās!
Atver interaktīvo simulāciju, lai uzbūvētu ainu, spiestu „Atskaņot“ un izpētītu to ar dzīviem mērījumiem un vadītu pamācību.
Atvērt interaktīvo laboratoriju →