Hullámfedvény
o szuperpozíciója ndas
Tanulmányozzon két harmonikus hullám szuperpozíciójának különféle eseteit .
Megérteni a különböző előforduló jelenségeket: konstruktív és destruktív interferencia, rázkódások és állóhullámok.
Ismerje az állóhullámokat, amelyek kötélben, gázos oszlopokban, rudakban és rezgőlapokban keletkeznek .
Amikor két hullám találkozik a tér egy pontjában vagy régiójában, az eredmény egy új hullám, amelynek zavara a két eredeti hullám zavarainak összege. Ezután megvizsgáljuk a harmonikus hullámok szuperpozícióját és interferenciáját. Az interferenciát két vagy több harmonikus hullám egymásra helyezésének eredményének nevezzük.
Ez a jelenség az interferencia sajátos esete. Ha két azonos amplitúdójú, de kissé eltérő frekvenciájú hullámvonat egybeesik a térben, akkor olyan rezgést váltanak ki, amelynek amplitúdója az idő függvényében változik. Hanghullámok esetén ezeket az amplitúdóváltozásokat a hangosság variációiként fogják érzékelni, vagy ami azonos, az intenzitás periodikus növekedése vagy csökkenése, amelyeket ütésnek vagy lüktetésnek nevezünk.
Állandó hullámok
Ez a jelenség az interferencia sajátos esete. Akkor fordul elő, amikor egy hullám egy felületet ér és teljesen visszaverődik .
Ütés könnyen elérhető két azonos frekvenciájú hangvillával, kissé módosítva az egyikét egy kis viaszdarabbal, amely az egyik ágához tapadt. A korábban egységesen hangzó hangvillák ebben az esetben nagyon erős pulzációt fognak produkálni. Ha a hangvilla frekvenciája 242 Hz és 244 Hz, akkor a fül 243 Hz-es hangot érzékel, 2 Hz-es ütemet produkálva, vagyis 1 másodperc alatt a hang két alkalommal erősebbé válik. Nyilvánvaló, hogy a hullámok frekvenciáinak közeledtével az ütem frekvenciája egyre kevesebb, míg kiegyenlítésükkor a ritmus el nem tűnik.
Bár ez a jelenség mindig előfordul, az emberi fül csak akkor érzékeli, ha a két hullám frekvenciája nagyon hasonló, mivel a többi esetben az amplitúdó túl gyorsan változik, hogy a fül meg tudja őket különböztetni (az emberi fül akár 10 másodpercenként). Ha a frekvenciák kevésbé hasonlóak, a remegés túl gyors lehet a fülünk számára. Noha a rázkódásokat nem érzékelik külön, az egész hangszínét módosíthatják.
Az ütemeket számos hangszer hangolására használják. Például szokás egy húrt behúzni meghúzással vagy lazítással, miután megfigyeltük az ütemek megjelenését, amikor a húrt egyidejűleg egy hangvillával vagy más referencia húrral játsszák.
Az állóhullámok eredete húrban
Az állóhullám két azonos amplitúdójú és hullámhosszú harmonikus hullámmozgás interferenciájának tekinthető: balról jobbra terjedő esemény és jobbról balra terjedő esemény. A kapott állóhullám nem terjedő hullám .
A következő szimulációban a terjedési sebességet v = 1 egységben állítottuk be. Tehát a λ = 1/f hullámhossz.
Utasítás
A szerkesztés vezérlőben Frekvencia bemutatjuk a harmonikus hullám mozgásának f frekvenciáját.
Figyeljük meg, hogy az állóhullám két azonos frekvenciájú, egymással ellentétes irányban haladó harmonikus hullámmozgás egymásra helyezéséből származik, az egyik incidens és a másik visszaverődik. .
Stacionárius hullámok a végein rögzített kötélen
Most vegye figyelembe a végein rögzített kötelet. A húrnak normál rezgési módjai vannak, mindegyiknek jellemző frekvenciája van.
A szimuláció egy balról jobbra mozgó beeső hullám és egy jobbról balra mozgó másik hullám közötti interferenciát mutatja, mindkettő azonos amplitúdójú és azonos hullámhosszú. A hullámhossz változatlan marad egy egységben (l = 1), és a húr L hosszát módosítani kell a különböző rezgési módok figyelembevétele érdekében, hogy kielégítsük az l = 2L/n összefüggést, n = 1,2, 3. .
Utasítás
Című szerkesztési vezérlőben akkordhossz beírjuk a 0,5, 1, 1,5, 2,. és megfigyeljük a rezgés különböző módjait .
Vegye figyelembe, hogy a két egymást követő csomópont közötti távolság fél hullámhossz (azaz 0,5 egység).
Ellenőrizze, hogy az első rezgési mód (n = 1) L = 0,5 hosszúságú húrra van-e állítva.
Ellenőrizze, hogy a második rezgési mód (n = 2) L = 1 hosszúságú húrra van-e állítva .
Ellenőrizze, hogy a harmadik rezgési mód (n = 3) L = 1,5 hosszúságú húrra van-e állítva .
A kötél mindkét végén tartott rezgési módjai