Unde și sunet
Rezonanță în țeavă
Apasă Pornește — excită o țeavă deschisă la fundamentală; rezonanța amplifică răspunsul.
Rezonanță în țeavă — simulație interactivă de Unde și sunet. Apasă Pornește — excită o țeavă deschisă la fundamentală; rezonanța amplifică răspunsul. Laborator virtual de fizică gratuit, în browser, cu măsurători SI în timp real și tutorial ghidat.
Rezonanță în țeavă
O țeavă deschisă rezonază când frecvența de excitare se potrivește cu un mod de undă staționară.
Pentru o țeavă deschisă-la-ambele-capete, lungimile de undă permise satisfac L = nλ/2. La rezonanță, amplitudinea crește, pentru că energia se transferă eficient în modul țevii.
- fₙ = n·v/(2L)
- Țeavă deschisă: λₙ = 2L/n
Rezumat de investigație
Planifică întrebarea înainte să deschizi laboratorul
Rezumatul reflectă pagina pre-randată: întrebarea-ghid, predicțiile concurente, rolurile variabilelor, legile guvernante, montajul, analiza și extensiile rămân vizibile și în această ordine.
Întrebare-ghid
O coloană de aer deschisă la ambele capete (ca o țeavă de orgă deschisă) rezonază la o frecvență fundamentală stabilită de lungimea ei. Dacă folosești o țeavă mai scurtă, înălțimea rezonantă urcă sau coboară?
Predicții de cântărit
- O țeavă mai scurtă rezonă la o frecvență fundamentală mai mică.
- O țeavă mai scurtă rezonă la o frecvență fundamentală mai mare.
- Lungimea țevii nu afectează frecvența fundamentală.
Rolurile variabilelor
Ce stabilești tu:
- Lungimea țevii L (m)
Ce măsori:
- Lungimea de undă fundamentală λ (m)
- Frecvența fundamentală f₁ (Hz)
Cum decurge investigația
- Deschide presetarea pipe-resonance și apasă Resetează. Țeava este deschisă la ambele capete, în aer de 20°C.
- Activează citirea frecvenței fundamentale pe țeavă.
- Setează lungimea țevii pentru fiecare încercare și înregistrează frecvența fundamentală.
Ecuația guvernantă
Fundamentala țevii deschise — f₁ = c/(2L)
O coloană de aer deschisă la ambele capete rezonă cu o lungime de undă completă care încape de două ori în lungimea ei (λ = 2L), dând frecvența fundamentală f₁ = c/(2L) — aceeași relație viteză-lungime de undă ca la orice undă, aplicată sunetului în aer.
Ce cer fișa tipăribilă elevilor să rezolve
- Pentru o încercare, calculează f₁ = c/(2L) folosind c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s pentru aer de 20°C. Compară cu tabelul.
- Fundamentala unei țevi deschisă-la-ambele-capete are o lungime de undă completă λ = 2L. Explică, folosind v = fλ, de ce f₁ = c/(2L) decurge direct din lungimea de undă aceea.
Unde mai apare asta dincolo de laborator
- O țeavă închisă la un capăt (ca o clarinetă) suportă doar armonici impare și are fundamentala f₁ = c/(4L) — jumătate din frecvența acestui experiment pentru aceeași lungime. De ce ar putea închiderea unui capăt dubla lungimea de undă efectivă?
- Viteza sunetului c crește cu temperatura aerului. Dacă ai cânta la aceeași țeavă în exterior, într-o zi mult mai rece, înălțimea ei rezonantă ar urca sau ar coborî? De ce trebuie resărite instrumentele de suflat când se schimbă temperatura?
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.4 Standing waves and resonance
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Wave properties
- Bine ai venit la Rezonanță în țevi
- Selectează țeava
- Apasă Pornește
- Excită fundamentală
- Deschide panoul Proprietăți
- Ai reușit!
Deschide simularea interactivă pentru a construi scena, a apăsa Pornește și a explora cu măsurători live și un tutorial ghidat.
Deschide laboratorul interactiv →