Rezonanța țevii deschise: lungimea stabilește înălțimea

1 · Prezice

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?

2 · Montaj

  1. Deschide presetarea pipe-resonance și apasă Resetează. Țeava este deschisă la ambele capete, în aer de 20°C.
  2. Activează citirea frecvenței fundamentale pe țeavă.
  3. Setează lungimea țevii pentru fiecare încercare și înregistrează frecvența fundamentală.

3 · Colectează date

Lungimea țevii L (m)Lungimea de undă fundamentală λ (m)Frecvența fundamentală f₁ (Hz)
0.30
0.50
0.70

Plotează frecvența fundamentală f₁ (axa y) în funcție de 1/L (axa x) pentru cele trei încercări.

4 · Analizează

  1. 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.
  2. 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.

5 · Extinde

  1. 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?
  2. 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?

Fizica din spatele acestui experiment

Fundamentala țevii deschise

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.

← Înapoi la experiment

Unde și sunet

138 de fișe de laborator de fizică tipăribile gratuit