Rezonanca odprte cevi: dolžina določa višino tona

1 · Predvidi

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?

2 · Pripravi

  1. Odpri prednastavitev pipe-resonance in pritisni Ponastavi. Cev je odprta na obeh koncih, v zraku 20 °C.
  2. Omogoči odčitek osnovne frekvence na cevi.
  3. Nastavi dolžino cevi za vsak poskus in zabeleži osnovno frekvenco.

3 · Zberi podatke

Dolžina cevi L (m)Valovna dolžina osnovnega tona λ (m)Osnovna frekvenca f₁ (Hz)
0.30
0.50
0.70

Nariši osnovno frekvenco f₁ (os y) proti 1/L (os x) za svoje tri poskuse.

4 · Analiziraj

  1. Za en poskus izračunaj f₁ = c/(2L) s c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s za zrak 20 °C. Primerjaj s tabelo.
  2. 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.

5 · Razširi

  1. 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?
  2. 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?

Fizika za tem poskusom

Osnovni tone odprte cevi

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.

← Nazaj na poskus

Valovi in zvok

138 brezplačnih natisljivih fizikalnih delovnih listov