Бегущие волны на струне: скорость, частота и длина волны

1 · Прогноз

Струна при фиксированном натяжении несёт бегущую волну. Если возбуждать её на более высокой частоте, что произойдёт с длиной волны?

• Длина волны уменьшается — скорость волны фиксирована, и более высокая частота сжимает узор.
• Длина волны увеличивается при более высокой частоте.
• Длина волны не меняется с частотой.

2 · Подготовка

1. Откройте пресет бегущей волны и нажмите «Сброс». Натяжение струны (120 N) и линейная плотность (0.01 kg/m) фиксированы.
2. Включите показание длины волны на струне.
3. Задайте частоту возбуждения для каждой пробы и запишите длину волны, когда узор установится.

3 · Сбор данных

Постройте длину волны λ (ось y) против 1/f (ось x) для трёх проб. Линия прямая через начало координат?

4 · Анализ

1. Для одной пробы вычислите v = √(T/μ) при T = 120 Н и μ = 0.01 кг/м, затем λ = v/f. Сравните оба значения с таблицей.
2. Скорость волны одинакова во всех трёх пробах. Используя v = fλ, объясните, почему удвоение частоты обязано уполовинить длину волны.

5 · Развитие

1. Если увеличить натяжение струны вместо частоты, скорость волны вырастет или упадёт? Длина волны при фиксированной частоте станет больше или меньше?
2. Скорость волны зависит от среды (здесь — натяжения и линейной плотности), а не от того, как быстро вы трясёте струну. Объясните, почему частота и скорость волны — независимые величины, задаваемые по отдельности.

Физика этого эксперимента

← Вернуться к эксперименту