弦上的行波：速度、频率和波长

1·预测

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？

• 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。

2·设置

1. 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。
2. 启用字符串上的波长读数。
3. 设置每次试验的驱动频率，并在模式稳定后记录波长。

3·收集数据

针对三次试验，绘制波长λ（y轴）相对1/f（x轴）的关系图。直线是否通过原点？

4·分析

1. 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。
2. 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。

5·扩展

1. 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？
2. 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。

这个实验背后的物理原理

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