Біжучі хвилі на струні: швидкість, частота та довжина хвилі

1 · Прогноз

Струна під фіксованим натягом несе біжучу хвилю. Якщо збуджувати її вищою частотою, що станеться з довжиною хвилі?

• Довжина хвилі скорочується — швидкість хвилі фіксована, тож вища частота стискає картину.
• Довжина хвилі зростає при вищій частоті.
• Довжина хвилі не змінюється з частотою.

2 · Установка

1. Відкрийте пресет біжучої хвилі та натисніть «Скинути». Натяг струни (120 N) та лінійна густина (0.01 kg/m) фіксовані.
2. Увімкніть показ довжини хвилі на струні.
3. Задайте частоту збудження для кожного заміру та запишіть довжину хвилі, коли картина усталилася.

3 · Збір даних

Побудуйте графік довжини хвилі λ (вісь y) проти 1/f (вісь x) для трьох замірів. Чи пряма лінія через початок?

4 · Аналіз

1. Для одного заміру обчисліть v = √(T/μ) з T = 120 N та μ = 0.01 kg/m, потім λ = v/f. Порівняйте обидва з таблицею.
2. Швидкість хвилі однакова у всіх трьох замірах. Поясніть, використовуючи v = fλ, чому подвоєння частоти мусить уполовинити довжину хвилі.

5 · Поглиблення

1. Якби ви збільшили натяг струни замість частоти, швидкість хвилі зросла б чи спала? Довжина хвилі при фіксованій частоті стала б довшою чи коротшою?
2. Швидкість хвилі залежить від середовища (тут — натягу та лінійної густини), а не від того, як швидко ви трясете струну. Поясніть, чому частота та швидкість хвилі — незалежні величини, які ви задаєте окремо.

Фізика цього експерименту

← Назад до експерименту