Vågor och ljud
rörresonans
Tryck på Spela — driv ett öppet rör vid dess grundton; resonansen förstärker utslaget.
rörresonans — interaktiv Vågor och ljud-simulering. Tryck på Spela — driv ett öppet rör vid dess grundton; resonansen förstärker utslaget. Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.
rörresonans
Ett öppet rör resonerar när drivfrekvensen matchar en stående våg-mod.
För ett rör som är öppet i båda ändar uppfyller tillåtna våglängder L = nλ/2. Vid resonans byggs amplituden upp eftersom energi effektivt överförs till rörets mod.
- fₙ = n·v/(2L)
- Öppet rör: λₙ = 2L/n
Undersökningsblad
Planera frågan innan du öppnar labbet
Sammanfattningen speglar den förrenderade sidan: drivande fråga, konkurrerande förutsägelser, variablernas roller, styrande lagar, uppställning, analys- och utvidgningsfrågor förblir synliga och i den här ordningen.
Drivande fråga
En luftpelare som är öppen i båda ändar (som en öppen orgelpipa) resonerar vid en grundfrekvens som bestäms av dess längd. Om du använder ett kortare rör, går resonanstonhöjden upp eller ner?
Förutsägelser att väga
- Ett kortare rör resonerar vid en lägre grundfrekvens.
- Ett kortare rör resonerar vid en högre grundfrekvens.
- Rörlängden påverkar inte grundfrekvensen.
Variablernas roller
Det du ställer in:
- Rörlängd L (m)
Det du mäter:
- Grundvåglängd λ (m)
- Grundfrekvens f₁ (Hz)
Så går undersökningen till
- Öppna förinställningen Rörresonans och tryck på Återställ. Röret är öppet i båda ändar, i luft vid 20°C.
- Aktivera avläsningen av grundfrekvensen på röret.
- Ställ in rörlängden för varje försök och notera grundfrekvensen.
Styrande ekvation
Grundton i öppet rör — f₁ = c/(2L)
En luftpelare som är öppen i båda ändar resonerar med en hel våglängd lika med dubbla rörlängden (λ = 2L), vilket ger grundfrekvensen f₁ = c/(2L) — samma samband mellan fart och våglängd som för vilken våg som helst, tillämpat på ljud i luft.
Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut
- Beräkna för ett försök f₁ = c/(2L) med c = 331.3·√(1 + 20/273.15) m/s för luft vid 20°C. Jämför med tabellen.
- En luftpelare som är öppen i båda ändar har i sin grundton en hel våglängd som är dubbla rörlängden: λ = 2L. Förklara, med v = fλ, varför f₁ = c/(2L) följer direkt av den våglängden.
Var det här syns utanför labbet
- Ett rör som är stängt i en ände (som en klarinett) stödjer bara udda övertoner och har grundfrekvensen f₁ = c/(4L) — hälften av detta experiments frekvens vid samma längd. Varför kan stängning av en ände fördubbla den effektiva våglängden?
- Ljudhastigheten c ökar med lufttemperaturen. Om du spelade på detta samma rör utomhus en mycket kallare dag, skulle dess resonanstonhöjd gå upp eller ner? Varför behöver blåsinstrument stämmas om när temperaturen ändras?
- 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
- Välkommen till Rörresonans
- Välj röret
- Tryck på Spela upp
- Driv grundtonen
- Öppna panelen Egenskaper
- Klart!
Öppna den interaktiva simuleringen för att bygga scenen, tryck på Spela och utforska med mätningar i realtid och en guidad genomgång.