Valovi in zvok
Resonanca cevi
Pritisni Predvajaj — vzbudi odprto cev pri osnovnem tonu; resonanca ojači odziv.
Resonanca cevi — interaktivna simulacija Valovi in zvok. Pritisni Predvajaj — vzbudi odprto cev pri osnovnem tonu; resonanca ojači odziv. Brezplačen virtualni fizikalni laboratorij v brskalniku z živimi meritvami SI in vodenim vodnikom.
Resonanca cevi
Odprta cev resonira, ko vzbujalna frekvenca ugane način stoječega vala.
Za cev odprta-odprta dovoljene valovne dolžine zadoščajo L = nλ/2. Pri resonanci amplituda raste, ker se energija učinkovito prenese v način cevi.
- fₙ = n·v/(2L)
- Odprta cev: λₙ = 2L/n
Oris preiskave
Načrtuj vprašanje, preden odpreš laboratorij
Oris zrcali predizrisano stran: vodilno vprašanje, tekmujoča predvidevanja, vloge spremenljivk, vodilni zakoni, priprava, analiza in pozivi k razširitvi ostanejo vidni in v tem vrstnem redu.
Vodilno vprašanje
Odprti zračni stolpec (kot odprta orgelska cev) resonira pri osnovni frekvenci, ki jo določa dolžina. Če uporabiš krajšo cev, ali resonančna višina tone gre gor ali dol?
Predvidevanja za pretehtanje
- Krajša cev resonira pri nižji osnovni frekvenci.
- Krajša cev resonira pri višji osnovni frekvenci.
- Dolžina cevi ne vpliva na osnovno frekvenco.
Vloge spremenljivk
Kaj nastaviš:
- Dolžina cevi L (m)
Kaj izmeriš:
- Valovna dolžina osnovnega tona λ (m)
- Osnovna frekvenca f₁ (Hz)
Kako poteka preiskava
- Odpri prednastavitev pipe-resonance in pritisni Ponastavi. Cev je odprta na obeh koncih, v zraku 20 °C.
- Omogoči odčitek osnovne frekvence na cevi.
- Nastavi dolžino cevi za vsak poskus in zabeleži osnovno frekvenco.
Vodilna enačba
Osnovni tone odprte cevi — f₁ = c/(2L)
Zračni stolpec, odprt na obeh koncih, resonira s polno valovno dolžino, ki dvakrat ustreza njegovi dolžini (λ = 2L), kar da osnovno frekvenco f₁ = c/(2L) — ista zveza hitrost-valovna dolžina kot pri vsakem valu, uporabljena na zvok v zraku.
Kaj natisnjivi delovni list od učencev zahteva izračunati
- Za en poskus izračunaj f₁ = c/(2L) s c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s za zrak 20 °C. Primerjaj s tabelo.
- Osnovni ton cevi odprta-odprta ima polno valovno dolžino λ = 2L. Z v = fλ razloži, zakaj f₁ = c/(2L) sledi neposredno iz te valovne dolžine.
Kje se to pokaže onkraj laboratorija
- Cev, zaprta na enem koncu (kot klarinet), podpira samo lihe harmonike in ima osnovni f₁ = c/(4L) — polovico frekvence tega poskusa pri isti dolžini. Zakaj bi zapiranje enega konca podvojilo učinkovito valovno dolžino?
- Hitrost zvoka c raste s temperaturo zraka. Če bi igral to isto cev zunaj na precej hladnejši dan, bi njena resonančna višina tone šla gor ali dol? Zakaj pihači inštrumenti potrebujejo ponovno uglaševanje, ko se temperatura spreminja?
- 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
- Dobrodošli pri resonanci cevi
- Izberi cev
- Pritisni Predvajaj
- Vzbudi osnovni ton
- Odpri ploščo Lastnosti
- Uspelo ti je!
Odpri interaktivno simulacijo, zgradi prizor, pritisni Predvajaj in raziskuj z živimi meritvami in vodenim vodnikom.
Odpri interaktivni laboratorij →