Fale i dźwięk
Bogata barwa (harmoniczne)
Naciśnij Play — porównaj czysty ton z harmonicznymi składowymi na oscyloskopie.
Bogata barwa (harmoniczne) — interaktywna symulacja: Fale i dźwięk. Naciśnij Play — porównaj czysty ton z harmonicznymi składowymi na oscyloskopie. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.
Barwa i harmoniczne
Prawdziwe instrumenty wytwarzają podstawową plus składowe. Mieszanina harmonicznych wyznacza barwę.
Szereg Fouriera sinusów o całkowitych wielokrotnościach podstawowej buduje złożone kształty fal. Różne wagi harmonicznych zmieniają charakter dźwięku.
- Ton podstawowy + alikwoty
- Barwa = mieszanka harmonicznych
Krótki opis badania
Zaplanuj pytanie, zanim otworzysz pracownię
Krótki opis odzwierciedla stronę statyczną: pytanie badawcze, konkurujące przewidywania, role zmiennych, prawo rządzące i co mierzyć.
Pytanie badawcze
Ton muzyczny 220 Hz brzmi inaczej niż czysta sinusoida 220 Hz — ma „kolor” czyli barwę. Co tak naprawdę jest innego w jego fali dźwiękowej?
Prognozy do rozważenia
- Ton to po prostu głośniejsza wersja tej samej czystej fali 220 Hz.
- Ton ma inną podstawową wysokość niż 220 Hz.
- Ton to mieszanina podstawowej plus wyższych harmonicznych o różnych siłach.
Role zmiennych
Co ustawiasz:
- Numer harmonicznej n
Co mierzysz:
- Częstotliwość n·220 Hz
- Stosunek amplitud (względem podstawowej)
Jak przebiega badanie
- Otwórz preset bogatej barwy i naciśnij Reset. Źródło emituje podstawową 220 Hz zmieszaną z określonymi wyższymi harmonicznymi.
- Włącz wyświetlanie widma harmonicznych u obserwatora.
- Dla każdego wiersza odczytaj amplitudę podanej harmonicznej względem amplitudy podstawowej.
Co karta do druku każe uczniom wyliczyć
- Wypisz częstotliwość każdej harmonicznej w tabeli jako n × 220 Hz i porównaj zapisane stosunki amplitud z wyświetlanym widmem.
- Harmoniczne 2. i 4. mają w tym tonie zerową amplitudę, a 1., 3. i 5. (wszystkie nieparzyste) są obecne. Co mówi widmo z samymi nieparzystymi harmonicznymi o kształcie fali?
Gdzie to wychodzi poza pracownię
- Ton klarnetu zdominowany jest przez harmoniczne nieparzyste, podobnie jak ten, a ton skrzypiec zawiera też silne parzyste. Wyjaśnij, dlaczego dwa instrumenty grające identyczną podstawową (220 Hz) brzmią całkowicie różnie.
- Kamerton wytwarza niemal czysty ton (sama podstawowa, bez wyższych harmonicznych). Jak jego wykres słupkowy widma różniłby się od tego eksperymentu?
- 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
- Witamy w bogatej barwie
- Zaznacz źródło
- Naciśnij Play
- Receptura harmonicznych
- Otwórz panel Właściwości
- Udało się!
Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.
Otwórz interaktywną pracownię →