波与声音
弦上的行波
按播放观看 y = A sin(kx − ωt) 传播；弦中心探针记录 y(t)。
弦上的行波——交互式波与声音模拟。按播放观看 y = A sin(kx − ωt) 传播；弦中心探针记录 y(t)。 免费的基于浏览器的虚拟物理实验室，提供实时 SI 测量和分步引导教程。
行波
正弦扰动沿弦传播，波速 v = √(T/μ)。
弦上各点作横向振动，而波形沿弦向前移动。对于弦，波数 k 与角频率 ω 由色散关系相联系。
- 行波 y = A sin(kx − ωt)
- 波速 v = √(T/μ)
调查简介
在打开实验室之前计划好问题
这份简介反映预渲染页面：探究问题、相互竞争的预测、变量角色、支配定律、设置以及分析和拓展提示都会按此顺序保持可见。
驾驶问题
固定张力下的弦携带行波。如果以更高的频率驱动它，波长会发生什么变化？
预测权重
- 波长变短——波速保持固定，因此更高的频率会挤压图案。
- 频率越高，波长越长。
- 波长不随频率变化。
可变角色
您设置的内容：
- 驱动频率f (Hz)
您测量的内容：
- 波速v (m/s)
- 波长λ (m)
调查如何进行
- 打开「弦上的行波：速度、频率和波长（travelling-wave）」预设并按重置。绳子的张力 (120 N) 和线密度 (0.01 kg/m) 是固定的。
- 启用字符串上的波长读数。
- 设置每次试验的驱动频率，并在模式稳定后记录波长。
控制方程
弦上的波速 — v = √(T/μ)
横波沿着拉伸的弦传播的速度仅取决于弦的张力和单位长度的质量，而不取决于频率或振幅。
普遍波动关系 — v = f·λ
对于任何波，速度等于频率乘以波长。由于 v 是由字符串固定的，因此提高 f 会迫使 λ 按比例缩小。
可打印的工作表要求学生完成什么
- 对于一项试验，使用 T = 120 N 和 μ = 0.01 kg/m 计算 v = √(T/μ)，然后 λ = v/f。将两者与表进行比较。
- 所有三个试验中的波速都是相同的。使用 v = fλ 解释为什么频率加倍必须使波长减半。
这在实验室之外的地方表现出来
- 如果增加弦的张力而不是频率，波速会增加还是减少？固定频率下的波长会变长还是变短？
- 波的速度取决于介质（此处的张力和线密度），而不取决于摇动绳子的速度。解释为什么频率和波速是单独设置的独立量。
- AP Physics 2 — Unit 14: Waves, Sound, and Physical Optics
- IB Physics — C.2 Wave model
- General High School Physics — Waves & sound
- NGSS High School Physics — Wave properties
- Middle School Physical Science — Wave amplitude and energy
- Middle School Physical Science — Waves meeting materials
- 欢迎学习「弦上的行波」
- 选中弦
- 按播放
- 观察传播
- 打开检查器
- 完成了！
打开交互式模拟以构建场景，点击运行，并通过实时测量和引导式教程进行探索。