Ondas e som
Timbre rico (harmônicos)
Pressione Reproduzir — compare tom puro vs parciais harmônicos no osciloscópio.
Timbre rico (harmônicos) — simulação interativa de Ondas e som. Pressione Reproduzir — compare tom puro vs parciais harmônicos no osciloscópio. Laboratório virtual de física gratuito no navegador com medições SI ao vivo e tutorial guiado.
timbre e harmônicos
Os instrumentos reais produzem um fundamental mais sobretons. A mistura de harmônicos define o timbre.
Uma série de Fourier de ondas senoidais em múltiplos inteiros do fundamental constrói formas de onda complexas. Diferentes pesos harmônicos mudam o caráter do som.
- fundamental + overtones
- Timbre = mistura harmônica
Resumo da investigação
Planeje a pergunta antes de abrir o laboratório
O resumo espelha a página pré-renderizada: a pergunta orientadora, as previsões concorrentes, os papéis das variáveis, as leis governantes, a configuração e os prompts de análise e extensão permanecem visíveis e nesta ordem.
Pergunta de direção
Um tom musical em 220 Hz soa diferente de uma onda senoidal pura em 220 Hz — tem 'cor' ou timbre. O que há de realmente diferente em sua onda sonora?
Previsões para pesar
- O tom é apenas uma versão mais alta da mesma onda 220 Hz pura.
- O tom tem uma afinação fundamental diferente de 220 Hz.
- O tom é uma mistura dos harmônicos fundamentais e mais elevados em diferentes intensidades.
Papéis variáveis
O que você definiu:
- Número harmônico n
O que você mede:
- Frequência n·220 Hz
- Razão de amplitude (vs. fundamental)
Como funciona a investigação
- Abra a predefinição de timbre rico e pressione Redefinir. A fonte emite uma fundamental 220 Hz combinada com harmônicos superiores específicos.
- Habilite a exibição do espectro harmônico no observador.
- Para cada linha, leia a amplitude do harmônico listado em relação à amplitude da fundamental.
O que a planilha para impressão pede aos alunos que resolvam
- Liste a frequência de cada harmônico em sua tabela como n × 220 Hz, e compare as razões de amplitude registradas com a exibição do espectro.
- O 2º e o 4º harmônicos têm amplitude zero neste tom, enquanto o 1º, o 3º e o 5º (todos ímpares) estão presentes. O que um espectro com apenas harmônicos ímpares lhe diz sobre a forma da onda?
Onde isso aparece além do laboratório
- O tom de um clarinete é dominado por harmônicos ímpares, semelhantes a este, enquanto o tom de um violino também inclui harmônicos pares fortes. Explique por que dois instrumentos que tocam a mesma altura fundamental (220 Hz) ainda soam completamente diferentes.
- Um diapasão produz um tom quase puro (apenas os harmônicos fundamentais, sem harmônicos mais elevados). Qual seria a diferença entre seu gráfico de barras de espectro e o deste experimento?
- 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
- Bem-vindo ao timbre rico
- Selecione a fonte
- Pressione Reproduzir
- Receita harmônica
- Abra o Inspetor
- Você conseguiu!
Abra a simulação interativa para construir a cena, pressione Reproduzir e explore com medições em tempo real e um tutorial guiado.
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