Vlny a zvuk
Postupné vlnenie na strune
Stlač Prehrať — sleduj, ako sa y = A sin(kx − ωt) šíri; meraj y(t) v strede struny.
Postupné vlnenie na strune — interaktívna simulácia Vlny a zvuk. Stlač Prehrať — sleduj, ako sa y = A sin(kx − ωt) šíri; meraj y(t) v strede struny. Bezplatné virtuálne fyzikálne laboratórium v prehliadači so živými SI meraniami a sprievodcom.
Bežiaca vlna
Sinusové poruchenie sa šíri po strune rýchlosťou v = √(T/μ).
Každý bod kmitá priečne, kým sa vzor pohybuje pozdĺž struny. Vlnové číslo k a uhlová frekvencia ω sú spojené disperzným vzťahom pre strunu.
- y = A sin(kx − ωt)
- v = √(T/μ)
Prehľad skúmania
Naplánuj otázku ešte pred otvorením laboratória
Stručný opis zrkadlí predrenderovanú stránku: hlavná otázka, súťažiace predikcie, úlohy premenných, riadiace zákony, postavenie, analýza a rozširujúce podnety zostávajú viditeľné a v tomto poradí.
Hlavná otázka
Struna pri pevnom napínaní nesie bežiacu vlnu. Keď ju budíš vyššou frekvenciou, čo sa stane s vlnovou dĺžkou?
Predikcie na zváženie
- Vlnová dĺžka sa skracuje — rýchlosť vlny zostáva pevná, takže vyššia frekvencia stlačí vzor.
- Vlnová dĺžka sa predlžuje pri vyššej frekvencii.
- Vlnová dĺžka sa sa s frekvenciou nemení.
Úlohy premenných
Čo nastavuješ:
- Budiaca frekvencia f (Hz)
Čo meriaš:
- Rýchlosť vlny v (m/s)
- Vlnová dĺžka λ (m)
Ako skúmanie prebieha
- Otvor predvolbu bežiaca vlna a stlač Resetovať. Napínanie struny (120 N) a lineárna hustota (0.01 kg/m) sú pevné.
- Zapni odčítanie vlnovej dĺžky na strune.
- Nastav budiacu frekvenciu pre každý pokus a zaznamenaj vlnovú dĺžku, keď je vzor ustálený.
Riadiaca rovnica
Rýchlosť vlny na strune — v = √(T/μ)
Rýchlosť, ktorou priečna vlna cestuje napnutou strunou, závisí len na napínaní struny a hmotnosti na jednotku dĺžky — nie na frekvencii ani amplitude.
Univerzálny vlnový vzťah — v = f·λ
Pre akúkoľvek vlnu sa rýchlosť rovná frekvencii krát vlnová dĺžka. Keďže v je fixované strunou, zvýšenie f núti λ zmenšiť sa úmerne.
Čo má študentov naučiť tlačiteľný list
- Pre jeden pokus vypočítaj v = √(T/μ) s T = 120 N a μ = 0.01 kg/m, potom λ = v/f. Porovnaj obe s tabuľkou.
- Rýchlosť vlny je rovnaká vo všetkých troch pokusoch. Vysvetli pomocou v = fλ, prečo zdvojnásobenie frekvencie musí prepoloviť vlnovú dĺžku.
Kde sa to objavuje mimo laboratória
- Keby si zvýšil napínanie struny namiesto frekvencie, zvýšila by sa alebo znížila rýchlosť vlny? Predĺžila by alebo skrátila sa vlnová dĺžka pri pevnej frekvencii?
- Rýchlosť vlny závisí na prostredí (tu napínanie a lineárna hustota), nie na tom, ako rýchlo trasieš strunou. Vysvetli, prečo frekvencia a rýchlosť vlny sú nezávislé veličiny, ktoré nastavuješ oddelene.
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.2 Wave model
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Wave properties
- Middle School Physical Science — Wave amplitude and energy
- Middle School Physical Science — Waves meeting materials
- Vitaj pri bežiacej vlne
- Vyber strunu
- Stlač Prehrať
- Sleduj pohyb
- Otvor panel Vlastnosti
- Zvládol si to!
Otvor interaktívnu simuláciu na postavenie scény, stlač Prehrať a skúmaj so živými meraniami a sprievodcom.
Otvoriť interaktívne laboratórium →