Sóng & Âm thanh
Sóng dừng trên dây
Nhấn Phát — các nút sóng (màu xám) đứng yên; các bụng sóng (sáng) dao động theo y = A sin(nπx/L) cos(ωt).
Sóng dừng trên dây — mô phỏng Sóng & Âm thanh tương tác. Nhấn Phát — các nút sóng (màu xám) đứng yên; các bụng sóng (sáng) dao động theo y = A sin(nπx/L) cos(ωt). Phòng thí nghiệm vật lý ảo miễn phí trên trình duyệt với phép đo SI trực tiếp và hướng dẫn từng bước.
Sóng dừng
Phản xạ trên một sợi dây cố định tạo ra các nút và bụng sóng — một mẫu dao động tại chỗ.
Một sóng dừng là sự chồng chập của hai sóng lan truyền giống hệt nhau theo hướng ngược nhau. Nút sóng có biên độ bằng không; bụng sóng dao động với biên độ cực đại.
- y = A sin(nπx/L) cos(ωt)
- 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 sợi dây cố định ở cả hai đầu sẽ cộng hưởng ở những tần số nhất định gọi là sóng hài. Tần số của sóng hài bậc 2 và bậc 3 liên quan đến sóng cơ bản như thế nào?
Dự đoán cân nặng
- Tần số hài không tuân theo mô hình đơn giản nào so với tần số cơ bản.
- Tần số của mỗi sóng hài bằng một nửa tần số trước đó.
- Tần số của mỗi sóng hài là bội số nguyên của tần số cơ bản.
Vai trò thay đổi
Những gì bạn đặt:
- Số hài n
Những gì bạn đo lường:
- F₁ cơ bản (Hz)
- Tần số cộng hưởng fₙ (Hz)
Cuộc điều tra diễn ra như thế nào
- Mở cài đặt trước dây sóng đứng và nhấn Đặt lại. Lực căng (120 N), mật độ tuyến tính (0,01 kg/m) và chiều dài (1,2 m) là cố định.
- Bật đọc tần số cơ bản trên dây.
- Đặt số hài n cho mỗi lần thử và ghi lại tần số cộng hưởng.
phương trình điều khiển
Tần số cơ bản của sóng đứng hai đầu cố định — f₁ = v/(2L)
Một dây cố định ở cả hai đầu hỗ trợ một sóng đứng có tần số (cơ bản) thấp nhất phụ thuộc vào tốc độ sóng và độ dài dây: f₁ = v/(2L).
Dòng sóng hài — fₙ = n·f₁
Các chế độ cộng hưởng cao hơn xảy ra ở bội số nguyên của tần số cơ bản: fₙ = n·f₁. Mỗi số nguyên n tương ứng với thêm một nửa bước sóng vừa khít trên dây.
Bảng tính có thể in được yêu cầu học sinh làm gì
- Tính f₁ = √(T/μ)/(2L) bằng T = 120 N, μ = 0.01 kg/m, L = 1.2 m, sau đó fₙ = n·f₁ cho mỗi hàng. So sánh với bảng.
- Biểu đồ fₙ-vs-n của bạn phải là một đường thẳng đi qua gốc tọa độ với độ dốc f₁. Giải thích tại sao việc cố định cả hai đầu chỉ buộc bội số nguyên của f₁ cộng hưởng.
Nơi điều này xuất hiện bên ngoài phòng thí nghiệm
- Cơ bản của dây đàn guitar xác định nốt bạn nghe thấy, nhưng dây cũng đồng thời rung ở mức hài hòa cao hơn, tạo ra âm sắc cho nốt đó. Bạn có thể thấy nhiều sóng hài được kết hợp ở đâu khác trong ứng dụng này?
- Nếu bạn rút ngắn sợi dây xuống còn một nửa chiều dài của nó (giữ độ căng và mật độ tuyến tính như cũ), điều gì sẽ xảy ra với tần số cơ bản? Sử dụng f₁ = v/(2L) để giải thích.
- 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
- Quy luật nào?
- Tăng bậc họa âm
- Ghi lại cộng hưởng
- Mở dữ liệu
- Giải thích bằng chứng của bạn
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 →