Bătăi: două frecvențe apropiate care interferă
1 · Prezice
Două difuzoare redă tonuri de aproape aceeași frecvență. Un ascultător aude intensitatea pulsând în sus și în jos. Ce determină cât de repede pulsează?
- Rata pulsărilor este egală cu suma celor două frecvențe.
- Rata pulsărilor (bătăilor) este egală cu diferența dintre cele două frecvențe.
- Rata pulsărilor este egală cu media celor două frecvențe.
2 · Montaj
- Deschide presetarea two-source-beats și apasă Resetează. Sursa 1 este fixă la 440 Hz.
- Activează citirile frecvenței bătăilor și frecvenței purtătoare la observator.
- Setează frecvența sursei 2 pentru fiecare încercare și înregistrează frecvența bătăilor.
3 · Colectează date
| Frecvența sursei 1 f₁ (Hz) | Frecvența sursei 2 f₂ (Hz) | Frecvența purtătoare f_c (Hz) | Frecvența bătăilor f_beat (Hz) |
|---|---|---|---|
| 440.00 | 442.00 | ||
| 440.00 | 444.00 | ||
| 440.00 | 448.00 |
Plotează frecvența bătăilor f_beat (axa y) în funcție de |f₂ − f₁| (axa x) pentru cele trei încercări.
4 · Analizează
- Pentru o încercare, calculează f_beat = |f₂ − f₁| și f_c = (f₁ + f₂)/2. Compară ambele cu tabelul.
- Explică de ce un ascultător percepe un ton aproape de frecvența purtătoare, cu intensitatea pulsând la frecvența bătăilor (mult mai lentă).
5 · Extinde
- Muzicienii acordează instrumentele ascultând bătăile dintre nota lor și un ton de referință, ajustând până când bătăile încetinesc la zero. Explică de ce bătăi zero înseamnă că cele două frecvențe sunt exact egale.
- Pe măsură ce f₂ se apropie tot mai mult de f₁, ce se întâmplă cu frecvența bătăilor? Ce ai auzi în limita f₂ = f₁?
Fizica din spatele acestui experiment
Frecvența bătăilor
Când două tonuri de frecvențe aproape egale se suprapun, tiparul lor de interferență pulsează în intensitate cu o rată egală cu diferența dintre cele două frecvențe.
Frecvența purtătoare
Înălțimea sunetului pe care un ascultător o percepe efectiv este aproape de media celor două frecvențe ale surselor — bătaia este o pulsație lentă de amplitudine călare pe tonul mediu.
Unde și sunet
- Unde progresive pe o coardă: viteză, frecvență și lungime de undă
- Unde staționare: armonici pe o coardă fixă
- Efectul Doppler: o sursă care se apropie de un ascultător
- Intensitatea sunetului și legea pătratului invers
- Scara decibelilor: comprimarea unui interval uriaș de intensități
- Timbru: conținutul armonic al unui ton complex
- Rezonanța țevii deschise: lungimea stabilește înălțimea