Fale bieżące na strunie: prędkość, częstotliwość i długość fali

1 · Prognoza

Struna pod stałym naciągiem niesie falę bieżącą. Jeśli wymusisz wyższą częstotliwość, co stanie się z długością fali?

• Długość fali maleje — prędkość fali pozostaje stała, więc wyższa częstotliwość ściska wzorzec.
• Długość fali rośnie przy wyższej częstotliwości.
• Długość fali nie zmienia się z częstotliwością.

2 · Przygotowanie

1. Otwórz preset fali bieżącej i naciśnij Reset. Naciąg struny (120 N) i gęstość liniowa (0.01 kg/m) są stałe.
2. Włącz odczyt długości fali na strunie.
3. Ustaw częstotliwość wymuszania dla każdej próby i zapisz długość fali, gdy wzorzec się ustabilizuje.

3 · Zbieranie danych

Narysuj długość fali λ (oś y) względem 1/f (oś x) dla trzech prób. Czy prosta przechodzi przez początek układu?

4 · Analiza

1. Dla jednej próby oblicz v = √(T/μ) przy T = 120 N i μ = 0.01 kg/m, a potem λ = v/f. Porównaj obie wartości z tabelą.
2. Prędkość fali jest ta sama we wszystkich trzech próbach. Używając v = fλ, wyjaśnij, dlaczego podwojenie częstotliwości musi zmniejszyć długość fali o połowę.

5 · Rozszerzenie

1. Gdybyś zwiększył naciąg struny zamiast częstotliwości, prędkość fali wzrośnie czy zmaleje? Czy długość fali przy stałej częstotliwości będzie dłuższa czy krótsza?
2. Prędkość fali zależy od ośrodka (tu: naciąg i gęstość liniowa), nie od tego, jak szybko trzęsiesz struną. Wyjaśnij, dlaczego częstotliwość i prędkość fali to niezależne wielkości, ustawiane osobno.

Fizyka tego eksperymentu

← Wróć do eksperymentu