Comprensione della risonanza
* Resonance Si verifica quando un oggetto vibrante (come una forcella di sintonia) provoca vibrare una colonna d'aria in un tubo alla sua frequenza naturale. Questo crea onde in piedi all'interno del tubo.
* Tubo chiuso: Un tubo di fascia chiusa ha un nodo (un punto di spostamento senza spostamento) all'estremità chiusa e un antinodo (un punto di spostamento massimo) all'estremità aperta.
L'esperimento
1. Setup:
- Utilizzare un cilindro graduato o un tubo lungo e stretto chiuso a un'estremità.
- Una forchetta di sintonia della frequenza nota (F).
- Acqua per regolare la lunghezza della colonna d'aria nel tubo.
2. Procedura:
- Colpisci la forchetta di sintonia e tenerla sopra l'estremità aperta del tubo.
- Regolare lentamente il livello dell'acqua nel tubo. Sentirai un notevole aumento del volume del suono quando la colonna d'aria nel tubo risuona con la forchetta di sintonia.
- Misurare attentamente la lunghezza della colonna d'aria (L) in questo punto di risonanza.
- Ripetere il processo per diverse lunghezze della colonna d'aria, registrando ogni lunghezza (L1, L2, ecc.) In cui si verifica la risonanza.
Calcolo della velocità del suono
* Relazione: La lunghezza della colonna d'aria alla risonanza è correlata alla lunghezza d'onda (λ) dell'onda sonora dalla seguente equazione:
L =(n/4) * λ
Dove:
- L è la lunghezza della colonna d'aria
- n è un numero intero dispari (1, 3, 5, ...) che rappresenta il numero armonico. La prima risonanza è la frequenza fondamentale (n =1), la successiva è la terza armonica (n =3) e così via.
* Trovare la lunghezza d'onda:
- Se si misurano diverse lunghezze di risonanza (L1, L2, ecc.), È possibile calcolare la lunghezza d'onda trovando la differenza tra le lunghezze di risonanza consecutive:
λ =4 (L2 - L1)
* Velocità del suono:
- La velocità del suono (v) è correlata alla frequenza (f) e alla lunghezza d'onda (λ) dalla seguente equazione:
v =f * λ
Esempio:
* Immagina di trovare le seguenti lunghezze risonanti per una forchetta di accordatura con una frequenza di 440 Hz:
- L1 =17,0 cm
- L2 =51,0 cm
* Calcola la lunghezza d'onda:
- λ =4 (51,0 cm - 17,0 cm) =136 cm =1,36 m
* Calcola la velocità del suono:
- V =440 Hz * 1,36 m =598,4 m/s
Note importanti:
* La velocità del suono dipende dalla temperatura dell'aria. I calcoli di cui sopra assumono la temperatura ambiente standard.
* Questo metodo fornisce una ragionevole approssimazione della velocità del suono. Per misurazioni più accurate, prendere in considerazione l'utilizzo di un apparato sofisticato del tubo di risonanza e il controllo della temperatura attentamente.
