Açık Boru Rezonansı: Uzunluk Perdeyi Ayarlıyor
1 · Tahmin Et
Açık-açık hava sütunu (açık organ borusu gibi), uzunluğuna göre belirlenen temel bir frekansta rezonansa girer. Daha kısa bir boru kullanırsanız rezonans perdesi artar mı yoksa azalır mı?
- Daha kısa bir boru daha düşük bir temel frekansta rezonansa girer.
- Daha kısa bir boru daha yüksek bir temel frekansta rezonansa girer.
- Boru uzunluğu temel frekansı etkilemez.
2 · Kurulum
- Boru rezonansı ön ayarını açın ve Sıfırla'ya basın. Borunun her iki ucu da 20°C sıcaklıkta açıktır.
- Borudaki temel frekans okumasını etkinleştirin.
- Her deneme için boru uzunluğunu ayarlayın ve temel frekansı kaydedin.
3 · Veri Toplayın
| Boru uzunluğu L (m) | Temel dalga boyu λ (m) | Temel frekans f₁ (Hz) |
|---|---|---|
| 0.30 | ||
| 0.50 | ||
| 0.70 |
Üç denemeniz için temel frekansı f₁ (y ekseni) ile 1/L (x ekseni) grafiğini çizin.
4 · Analiz et
- Bir deneme için, 20 °C hava için c = 331.3 ·√(1 + 20 /273.15) m/s kullanarak f₁ = c/(2L)'yi hesaplayın. Tabloyla karşılaştırın.
- Açık-açık bir borunun temelinin tam dalga boyu λ = 2L'dir. v = fλ kullanarak f₁ = c/(2L)'nin neden doğrudan bu dalga boyundan geldiğini açıklayın.
5 · Uzat
- Bir ucu kapalı olan bir boru (klarnet gibi) yalnızca tek harmonikleri destekler ve temel f₁ = c/(4L)'ye sahiptir - aynı uzunluk için bu deneyin frekansının yarısı. Neden bir ucu kapatmak etkili dalga boyunu iki katına çıkarabilir?
- Sesin hızı c hava sıcaklığıyla artar. Aynı boruyu çok daha soğuk bir günde açık havada çalsaydınız, rezonans perdesi yükselir mi yoksa azalır mı? Sıcaklık değiştikçe nefesli çalgıların neden yeniden ayarlanması gerekiyor?
Bu Deneyin Arkasındaki Fizik
Açık Boru Temeli
Her iki ucu açık olan bir hava sütunu, uzunluğunun iki katına (λ = 2L) uyan tam dalga boyuyla rezonansa girerek temel frekansı f₁ = c/(2L) verir; havadaki sese uygulanan herhangi bir dalgayla aynı hız-dalga boyu ilişkisi.