Bølger og lyd
Sveving fra to kilder
Trykk Spill av — se bølgefronter interferere; observatøren hører sveving, og y(t) viser envelopen.
Sveving fra to kilder — interaktiv Bølger og lyd-simulering. Trykk Spill av — se bølgefronter interferere; observatøren hører sveving, og y(t) viser envelopen. Gratis virtuell fysikk-lab i nettleseren med SI-målinger i sanntid og en veiledet gjennomgang.
Sveving
To kilder med litt forskjellige frekvenser gir et svevemønster — en langsom opp- og nedgang i lydstyrken.
Interferens mellom f₁ og f₂ skaper en kombinert bølge hvis amplitude moduleres ved |f₁ − f₂|. Observatøren hører svevefrekvensen.
- f_beat = |f₁ − f₂|
- Superposisjon av bølger
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
To høyttalere spiller toner som er nesten samme frekvens. En lytter hører lydstyrken pulsere opp og ned. Hva bestemmer hvor raskt den pulserer?
Prediksjoner å veie
- Pulsfrekvensen tilsvarer summen av de to frekvensene.
- Pulsen (sveve-)frekvensen tilsvarer forskjellen mellom de to frekvensene.
- Pulsfrekvensen tilsvarer gjennomsnittet av de to frekvensene.
Variabelroller
Hva du setter:
- Kilde 1 frekvens f₁ (Hz)
- Kilde 2 frekvens f₂ (Hz)
Hva du måler:
- Bærefrekvens f_c (Hz)
- Svevefrekvens f_beat (Hz)
Hvordan undersøkelsen foregår
- Åpne to-kilder-sveving-forhåndsinnstillingen og trykk Nullstill. Kilde 1 er fast ved 440 Hz.
- Aktiver svevefrekvens- og bærefrekvens-avlesningene ved observatøren.
- Sett kildes 2 frekvens for hvert forsøk og registrer svevefrekvensen.
Styrende likning
Svevefrekvens — f_beat = |f₁ − f₂|
Når to toner med nesten lik frekvens overlapper, pulserer interferensmønsteret deres i lydstyrke med en takt lik forskjellen mellom de to frekvensene.
Bærefrekvens — f_c = (f₁ + f₂)/2
Tonenhøyden en lytter faktisk oppfatter er nær gjennomsnittet av de to kildefrekvensene — svevingen er en langsom amplitudepulsasjon som rider på den gjennomsnittlige tonen.
Hva det utskrivbare arbeidsarket ber elevene finne ut
- For ett forsøk, beregn f_beat = |f₂ − f₁| og f_c = (f₁ + f₂)/2. Sammenlign begge med tabellen.
- Forklar hvorfor en lytter oppfatter én tone nær bærefrekvensen, med lydstyrken pulserende ved den (mye langsommere) svevefrekvensen.
Hvor dette dukker opp utenfor labben
- Musikere stemmer instrumenter ved å lytte etter sveving mellom tonen sin og en referansetone, og justerer til svevingen sakker til null. Forklar hvorfor null sveving betyr at de to frekvensene er nøyaktig like.
- Etter hvert som f₂ kommer nærmere og nærmere f₁, hva skjer med svevefrekvensen? Hva ville du hørt i grensetilfellet f₂ = f₁?
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.3 Wave phenomena
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Wave properties
- Velkommen til Sveving fra to kilder
- Velg observatøren
- Trykk Spill av
- Hør vaiingen
- 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.