Resonantie van een open pijp: de lengte bepaalt de toonhoogte

1 · Voorspel

Een luchtkolom die aan beide uiteinden open is (zoals een open orgelpijp) resoneert op een grondfrequentie die door zijn lengte wordt bepaald. Als je een kortere pijp gebruikt, gaat de resonante toonhoogte dan omhoog of omlaag?

• Een kortere pijp resoneert op een lagere grondfrequentie.
• Een kortere pijp resoneert op een hogere grondfrequentie.
• De pijplengte beïnvloedt de grondfrequentie niet.

2 · Opstelling

1. Open de voorinstelling pipe-resonance en druk op Herstel. De pijp is aan beide uiteinden open, in lucht van 20°C.
2. Zet de aflezing van de grondfrequentie op de pijp aan.
3. Stel voor elke meting de pijplengte in en noteer de grondfrequentie.

3 · Verzamel gegevens

Zet voor je drie metingen de grondfrequentie f₁ (y-as) uit tegen 1/L (x-as).

4 · Analyseer

1. Reken voor één meting f₁ = c/(2L) uit met c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s voor lucht van 20°C. Vergelijk met de tabel.
2. De grondtoon van een pijp die aan beide uiteinden open is heeft een volledige golflengte λ = 2L. Leg met v = fλ uit waarom f₁ = c/(2L) rechtstreeks uit die golflengte volgt.

5 · Verdiep

1. Een pijp die aan één uiteinde dicht is (zoals een klarinet) ondersteunt alleen oneven boventonen en heeft grondfrequentie f₁ = c/(4L) — de helft van de frequentie van dit experiment bij dezelfde lengte. Waarom zou het dichten van één uiteinde de effectieve golflengte verdubbelen?
2. De geluidssnelheid c neemt toe met de luchttemperatuur. Als je dezelfde pijp buiten op een veel koudere dag bespeelde, zou zijn resonante toonhoogte dan omhoog of omlaag gaan? Waarom moeten blaasinstrumenten worden herstemd als de temperatuur verandert?

De natuurkunde achter dit experiment

← Terug naar experiment

138 gratis printbare labwerkbladen voor natuurkunde