Gelombang & Bunyi
Gelombang pegun pada tali
Tekan Main -- nod (kelabu) kekal pegun; antinod (cerah) berayun dengan y = A sin(nπx/L) cos(ωt).
Gelombang pegun pada tali — simulasi Gelombang & Bunyi interaktif. Tekan Main -- nod (kelabu) kekal pegun; antinod (cerah) berayun dengan y = A sin(nπx/L) cos(ωt). Makmal fizik maya berasaskan pelayar percuma dengan pengukuran SI langsung dan tutorial berpandu.
Gelombang pegun
Pantulan pada tali tetap mencipta nod dan antinod -- corak berayun di tempat.
Gelombang pegun ialah superposisi dua gelombang bergerak serupa yang menuju arah bertentangan. Nod mempunyai amplitud sifar; antinod berayun maksimum.
- y = A sin(nπx/L) cos(ωt)
- λₙ = 2L/n
Ringkasan penyiasatan
Rancang soalannya sebelum anda membuka makmal
Ringkasan ini menggambarkan halaman pra-render: soalan pemacu, ramalan bersaing, peranan pemboleh ubah, hukum pengawal, susunan, analisis dan gesaan lanjutan kekal kelihatan dan mengikut turutan ini.
Soalan pemacu
Tali yang ditetapkan pada kedua-dua hujung beresonans pada frekuensi tertentu yang dipanggil harmonik. Bagaimana frekuensi harmonik ke-2 dan ke-3 berkait dengan asas?
Ramalan untuk ditimbang
- Frekuensi harmonik tidak mengikut corak ringkas relatif kepada asas.
- Frekuensi setiap harmonik ialah separuh daripada sebelumnya.
- Frekuensi setiap harmonik ialah gandaan nombor-bulat bagi asas.
Peranan pemboleh ubah
Apa yang anda tetapkan:
- Nombor harmonik n
Apa yang anda ukur:
- Asas f₁ (Hz)
- Frekuensi resonans fₙ (Hz)
Bagaimana penyiasatan berjalan
- Buka praset tali-pegun dan tekan Set semula. Tegangan (120 N), ketumpatan linear (0.01 kg/m), dan panjang (1.2 m) adalah tetap.
- Aktifkan bacaan frekuensi-asas pada tali.
- Tetapkan nombor harmonik n bagi setiap percubaan dan rekod frekuensi resonans.
Persamaan pengawal
Asas Gelombang-Pegun Hujung-Tetap — f₁ = v/(2L)
Tali yang ditetapkan pada kedua-dua hujung menyokong gelombang pegun dengan frekuensi terendahnya (asas) bergantung pada laju gelombang dan panjang tali: f₁ = v/(2L).
Siri Harmonik — fₙ = n·f₁
Mod resonans lebih tinggi berlaku pada gandaan nombor-bulat asas: fₙ = n·f₁. Setiap integer n sepadan dengan satu separuh-panjang-gelombang lagi muat pada tali.
Apa yang lembaran kerja boleh cetak minta pelajar selesaikan
- Kira f₁ = √(T/μ)/(2L) menggunakan T = 120 N, μ = 0.01 kg/m, L = 1.2 m, kemudian fₙ = n·f₁ bagi setiap baris. Bandingkan dengan jadual.
- Graf fₙ-lwn-n anda patut garis lurus melalui asal dengan cerun f₁. Terangkan mengapa penetapan kedua-dua hujung memaksa hanya gandaan nombor-bulat f₁ beresonans.
Di mana ini muncul di luar makmal
- Asas tali gitar menetapkan nada yang anda dengar, tetapi tali juga bergetar pada harmonik lebih tinggi secara serentak, memberikan nadanya timbre. Di mana lagi dalam aplikasi ini anda boleh nampak berbilang harmonik digabungkan?
- Jika anda memendekkan tali kepada separuh panjangnya (mengekalkan tegangan dan ketumpatan linear), apa yang akan berlaku pada frekuensi asas? Gunakan f₁ = v/(2L) untuk menerangkan.
- 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
- Corak apa?
- Naikkan harmoniknya
- Tangkap resonansnya
- Buka data
- Terangkan bukti anda
Buka simulasi interaktif untuk membina adegan, tekan Main, dan teroka dengan ukuran langsung serta tutorial berpandu.