弦上的行波：速度、頻率和波長

1·預測

固定張力下的弦攜帶行波。如果以更高的頻率驅動它，波長會發生什麼變化？

• 波長變短－波速保持固定，因此更高的頻率會擠壓圖案。
• 頻率越高，波長越長。
• 波長不隨頻率變化。

2·設定

1. 開啟 travelling-wave 預設並按下 Reset。繩子的張力 (120 N) 和線密度 (0.01 kg/m) 是固定的。
2. 啟用字串上的波長讀數。
3. 設定每次試驗的驅動頻率，並在模式穩定後記錄波長。

3·收集數據

針對三次試驗，繪製波長λ（Y軸）相對1/f（x軸）的關係圖。直線是否通過原點？

4·分析

1. 對於一項試驗，使用 T = 120 N 和 μ = 0.01 kg/m 計算 v = √(T/μ)，然後 λ = v/f。將兩者與表格進行比較。
2. 所有三個試驗中的波速都是相同的。使用 v = fλ 解釋為什麼頻率加倍必須使波長減半。

5·擴展

1. 如果增加弦的張力而不是頻率，波速會增加還是減少？固定頻率的波長會變長還是變短？
2. 波的速度取決於介質（此處的張力和線密度），而不取決於搖動繩子的速度。解釋為什麼頻率和波速是單獨設定的獨立量。

這個實驗背後的物理原理

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