Vågor och ljud
Svävningar från två källor
Tryck på Spela — se vågfronter interferera; observatören hör svävningar och y(t) visar höljet.
Svävningar från två källor — interaktiv Vågor och ljud-simulering. Tryck på Spela — se vågfronter interferera; observatören hör svävningar och y(t) visar höljet. Gratis virtuellt fysiklabb i webbläsaren med SI-mätningar i realtid och en guidad genomgång.
Svävningar
Två källor med något olika frekvenser ger ett svävningsmönster — en långsam ökning och minskning av ljudstyrkan.
Interferens mellan f₁ och f₂ skapar en kombinerad våg vars amplitud moduleras med |f₁ − f₂|. Observatören hör svävningsfrekvensen.
- f_beat = |f₁ − f₂|
- Superposition av vågor
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
Två högtalare spelar toner som har nästan samma frekvens. En lyssnare hör ljudstyrkan pulsera upp och ned. Vad avgör hur snabbt den pulserar?
Förutsägelser att väga
- Pulshastigheten är lika med summan av de två frekvenserna.
- Pulshastigheten (svävningsfrekvensen) är lika med skillnaden mellan de två frekvenserna.
- Pulshastigheten är lika med medelvärdet av de två frekvenserna.
Variablernas roller
Det du ställer in:
- Källa 1 frekvens f₁ (Hz)
- Källa 2 frekvens f₂ (Hz)
Det du mäter:
- Bärfrekvens f_c (Hz)
- Svävningsfrekvens f_beat (Hz)
Så går undersökningen till
- Öppna förinställningen Svävningar från två källor och tryck på Återställ. Källa 1 är fast på 440 Hz.
- Aktivera avläsningarna av svävningsfrekvens och bärfrekvens hos observatören.
- Ställ in källa 2:s frekvens för varje försök och notera svävningsfrekvensen.
Styrande ekvation
Svävningsfrekvens — f_beat = |f₁ − f₂|
När två toner med nästan samma frekvens överlappar pulserar deras interferensmönster i ljudstyrka med en takt lika med skillnaden mellan de två frekvenserna.
Bärfrekvens — f_c = (f₁ + f₂)/2
Tonhöjden en lyssnare faktiskt uppfattar ligger nära medelvärdet av de två källfrekvenserna — svävningen är en långsam amplitudpulsation ovanpå den medeltonen.
Det det utskrivbara arbetsbladet ber eleverna räkna ut
- Beräkna för ett försök f_beat = |f₂ − f₁| och f_c = (f₁ + f₂)/2. Jämför båda med tabellen.
- Förklara varför en lyssnare uppfattar en ton nära bärfrekvensen, med ljudstyrkan pulserande med den (mycket långsammare) svävningsfrekvensen.
Var det här syns utanför labbet
- Musiker stämmer instrument genom att lyssna efter svävningar mellan sin ton och en referenton, och justerar tills svävningarna avtar till noll. Förklara varför noll svävningar betyder att de två frekvenserna är exakt lika.
- När f₂ kommer närmare och närmare f₁, vad händer med svävningsfrekvensen? Vad skulle du höra i gränsfallet f₂ = f₁?
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.3 Wave phenomena
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Wave properties
- Välkommen till Svävningar från två källor
- Välj observatören
- Tryck på Spela upp
- Hör svävningen
- 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.