Stoječi valovi: harmoniki na fiksni struni

1 · Predvidi

Struna, fiksna na obeh koncih, resonira pri določenih frekvencah, imenovanih harmoniki. Kako se frekvenca 2. in 3. harmonika veže na osnovnega?

• Frekvence harmonikov ne sledijo preprostemu vzorcu glede na osnovnega.
• Frekvenca vsakega harmonika je polovica prejšnjega.
• Frekvenca vsakega harmonika je celoštevilčni mnogokratnik osnovnega.

2 · Pripravi

1. Odpri prednastavitev standing-string in pritisni Ponastavi. Napetost (120 N), linearna gostota (0,01 kg/m) in dolžina (1,2 m) so fiksni.
2. Omogoči odčitek osnovne frekvence na struni.
3. Nastavi številko harmonika n za vsak poskus in zabeleži resonančno frekvenco.

3 · Zberi podatke

Nariši resonančno frekvenco fₙ (os y) proti številki harmonika n (os x) za svoje tri poskuse. Ali črta gre skozi izhodišče?

4 · Analiziraj

1. Izračunaj f₁ = √(T/μ)/(2L) s T = 120 N, μ = 0,01 kg/m, L = 1,2 m, nato fₙ = n·f₁ za vsako vrstico. Primerjaj s tabelo.
2. Tvoj graf fₙ-proti-n mora biti premica skozi izhodišče z naklonom f₁. Razloži, zakaj fiksiranje obeh koncev prisili, da resonirajo samo celoštevilčni mnogokratniki f₁.

5 · Razširi

1. Osnovni ton kitarne strune določa noto, ki jo slišiš, a struna vibrira hkrati tudi pri višjih harmonikih, kar da noto njeno barvo. Kje drugje v tej aplikaciji lahko vidiš več harmonikov združenih?
2. Če bi skrajšal struno na polovico dolžine (z isto napetostjo in linearno gostoto), kaj bi se zgodilo z osnovno frekvenco? Razlošči s f₁ = v/(2L).

Fizika za tem poskusom

← Nazaj na poskus

138 brezplačnih natisljivih fizikalnih delovnih listov