Bølger og lyd
Løpende bølge på en streng
Trykk Spill av — se y = A sin(kx − ωt) bre seg; son av y(t) i strengens midte.
Løpende bølge på en streng — interaktiv Bølger og lyd-simulering. Trykk Spill av — se y = A sin(kx − ωt) bre seg; son av y(t) i strengens midte. Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.
Løpende bølge
En sinusformet forstyrrelse reiser langs en streng med fart v = √(T/μ).
Hvert punkt svinger tverrgående mens mønsteret beveger seg langs strengen. Bølgetallet k og vinkelfrekvensen ω er knyttet sammen av dispersjonsrelasjonen for en streng.
- y = A sin(kx − ωt)
- v = √(T/μ)
Undersøkelsesgrunnlag
Planlegg spørsmålet før du åpner labben
Oppgavegrunnlaget speiler den forhåndsgenererte siden: problemstilling, konkurrerende prediksjoner, variabelroller, styrende lover, oppsett, analyse og videreutviklingsoppgaver forblir synlige og i denne rekkefølgen.
Problemstilling
En streng under fast strekkspenning bærer en løpende bølge. Hvis du driver den ved en høyere frekvens, hva skjer med bølgelengden?
Prediksjoner å veie
- Bølgelengden blir kortere — bølgehastigheten forblir fast, så høyere frekvens klemmer mønsteret sammen.
- Bølgelengden blir lengre ved høyere frekvens.
- Bølgelengden endrer seg ikke med frekvensen.
Variabelroller
Hva du setter:
- Drivfrekvens f (Hz)
Hva du måler:
- Bølgehastighet v (m/s)
- Bølgelengde λ (m)
Hvordan undersøkelsen foregår
- Åpne løpende-bølge-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Strengens strekkspenning (120 N) og lineære tetthet (0,01 kg/m) er faste.
- Aktiver bølgelengde-avlesningen på strengen.
- Sett drivfrekvensen for hvert forsøk og registrer bølgelengden når mønsteret er jevnt.
Styrende likning
Bølgehastighet på en streng — v = √(T/μ)
Farten en tverrgående bølge reiser langs en utspent streng avhenger bare av strengens strekkspenning og masse per lengdeenhet — ikke av frekvens eller amplitude.
Universell bølgerelasjon — v = f·λ
For enhver bølge er farten lik frekvens ganger bølgelengde. Siden v er fastsatt av strengen, tvinger økning av f frem λ til å krympe proporsjonalt.
Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut
- For ett forsøk, beregn v = √(T/μ) med T = 120 N og μ = 0,01 kg/m, deretter λ = v/f. Sammenlign begge med tabellen.
- Bølgehastigheten er den samme i alle tre forsøkene. Forklar, med v = fλ, hvorfor dobling av frekvensen må halvere bølgelengden.
Hvor dette dukker opp utenfor labben
- Hvis du økte strengens strekkspenning i stedet for frekvensen, ville bølgehastigheten øke eller synke? Ville bølgelengden ved fast frekvens bli lengre eller kortere?
- En bølges fart avhenger av mediet (strekkspenning og lineær tetthet her), ikke av hvor raskt du rister strengen. Forklar hvorfor frekvens og bølgehastighet er uavhengige størrelser som du setter separat.
- 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
- Velkommen til Løpende bølge
- Velg strengen
- Trykk Spill av
- Se den bevege seg
- Åpne Egenskaper-panelet
- Du klarte det!
Åpne den interaktive simuleringen for å bygge scenen, trykk Spill av, og utforsk med målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.