Sóng & Âm thanh
Cộng hưởng trong ống
Nhấn Phát — kích thích một ống hở ở tần số cơ bản; cộng hưởng khuếch đại đáp ứng.
Cộng hưởng trong ống — mô phỏng Sóng & Âm thanh tương tác. Nhấn Phát — kích thích một ống hở ở tần số cơ bản; cộng hưởng khuếch đại đáp ứng. Phòng thí nghiệm vật lý ảo miễn phí trên trình duyệt với phép đo SI trực tiếp và hướng dẫn từng bước.
Cộng hưởng trong ống
Một ống hai đầu mở cộng hưởng khi tần số kích thích khớp với một mode sóng dừng.
Với một ống hai đầu mở, các bước sóng cho phép thỏa mãn L = nλ/2. Ở cộng hưởng, biên độ tăng vì năng lượng được truyền hiệu quả vào mode của ống.
- fₙ = n·v/(2L)
- Ống mở: λₙ = 2L/n
Tóm tắt điều tra
Lập kế hoạch câu hỏi trước khi bạn mở phòng thí nghiệm
Bản tóm tắt phản ánh trang được kết xuất trước: câu hỏi dẫn dắt, các dự đoán cạnh tranh, vai trò của biến, các định luật chi phối, phần thiết lập và các gợi ý phân tích, mở rộng vẫn hiển thị theo thứ tự này.
Câu hỏi lái xe
Một cột không khí mở (giống như một ống đàn organ mở) cộng hưởng ở tần số cơ bản được đặt theo chiều dài của nó. Nếu bạn sử dụng ống ngắn hơn, cao độ cộng hưởng sẽ tăng hay giảm?
Dự đoán cân nặng
- Một ống ngắn hơn cộng hưởng ở tần số cơ bản thấp hơn.
- Một ống ngắn hơn sẽ cộng hưởng ở tần số cơ bản cao hơn.
- Chiều dài ống không ảnh hưởng đến tần số cơ bản.
Vai trò thay đổi
Những gì bạn đặt:
- Chiều dài ống L (m)
Những gì bạn đo lường:
- Bước sóng cơ bản λ (m)
- Tần số cơ bản f₁ (Hz)
Cuộc điều tra diễn ra như thế nào
- Mở cài đặt trước cộng hưởng đường ống và nhấn Reset. Ống mở ở cả hai đầu, trong không khí 20°C.
- Kích hoạt tính năng đọc tần số cơ bản trên đường ống.
- Đặt chiều dài ống cho mỗi lần thử và ghi lại tần số cơ bản.
phương trình điều khiển
Cơ bản về đường ống mở — f₁ = c/(2L)
Một cột không khí mở ở cả hai đầu sẽ cộng hưởng với bước sóng đầy đủ gấp đôi chiều dài của nó (λ = 2L), tạo ra tần số cơ bản f₁ = c/(2L) — mối quan hệ tốc độ-bước sóng giống như bất kỳ sóng nào áp dụng cho âm thanh trong không khí.
Bảng tính có thể in được yêu cầu học sinh làm gì
- Đối với một lần thử, hãy tính f₁ = c/(2L) bằng cách sử dụng c = 331.3 ·√(1 + 20 /273.15) m/s cho không khí 20 °C. So sánh với bảng.
- Chân cơ bản của một ống hở hở có bước sóng đầy đủ λ = 2L. Giải thích, sử dụng v = fλ, tại sao f₁ = c/(2L) theo trực tiếp từ bước sóng đó.
Nơi điều này xuất hiện bên ngoài phòng thí nghiệm
- Một ống kín ở một đầu (như kèn clarinet) chỉ hỗ trợ các sóng hài lẻ và có cơ bản f₁ = c/(4L) — một nửa tần số của thí nghiệm này trong cùng một độ dài. Tại sao việc đóng một đầu lại có thể tăng gấp đôi bước sóng hiệu dụng?
- Tốc độ truyền âm c tăng theo nhiệt độ không khí. Nếu bạn chơi loại tẩu này ngoài trời vào một ngày lạnh hơn nhiều, liệu cường độ cộng hưởng của nó tăng lên hay giảm xuống? Tại sao dụng cụ hơi cần được điều chỉnh lại khi nhiệt độ thay đổi?
- 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
- Chào mừng đến cộng hưởng trong ống
- Chọn ống
- Nhấn Phát
- Kích thích âm cơ bản
- Mở Trình kiểm tra
- Hoàn thành!
Mở mô phỏng tương tác để xây dựng hoạt cảnh, nhấn Chạy và khám phá với các phép đo trực tiếp và bài hướng dẫn.
Mở phòng thí nghiệm tương tác →