Ljud
En stämgaffel med f=2 kHz hålls över ett rör med en vattenivå som sänks och höjs. Resonans uppkommer vid vissa höjder på luftpelaren. Första maximum då den är 5,7 cm lång och femte maximum då den är 39,3 cm.
Beräkna våglängden och utifrån den ljudhastigheten.
Hur gör man? Är inte ljudhastigheten 340 m/s? Frekvensen är konstant. Olika längder på luften bör väl ge olika våglängder?
Anto skrev:
Olika längder på luften bör väl ge olika våglängder?
Nej, du tänker nog på grundtonerna av olika orgelpipor osv.
Men eftersom frekvensen är konstant (den kommer från stämgaffeln), är även våglängden konstant här.
Uppgiften är att bestämma den.
Så man ska inte tänka det som en pipa med en sluten ände?
Anto skrev:Så man ska inte tänka det som en pipa med en sluten ände?
Jo.
Och den ger en rad resonanser vid denna våglängd när längden görs större.
Okej. Så innebär resonans i detta fallet slutna vågor som gör att ljudstyrkan ökar? Är det vad resonans är?
Så grundtonen uppkommer vid 5,7 cm lång luftpelare och fjärde övertonen då den är 39,3 cm?
Kommer inte detta ge två svar för våglängden?
Anto skrev:Kommer inte detta ge två svar för våglängden?
Jo.
Men det beror på ändeffekter (som gör att effektiv längd är typ en halv diameter större). Det noggranna sättet att bestämma våglängden är att använda skillnaden.
Jag förstår inte hur jag ska göra det.
Då kan man ju alltid rita de stående vågorna i båda fallen.
Det har jag gjort och ser att första maximum är grundtonen där L=5,7=lambda/4 och femte maximum är fjärde övertonen där L=39,3=9*lambda/4.
Lambda får två värden. Skulle jag ta någon sorts skillnad? Varför det?
Anto skrev:Skulle jag ta någon sorts skillnad? Varför det?
Men då ser du väl i ritningen att skillnaden i längd är två våglängder?
Ja det ser jag. Men det är ju inte samma våglängder som man beräknar skillnaden mellan. Vad innebär det att skillnaden är 2 våglängder?
Det var ju våglängden du skulle bestämma, så
Jag förstår beräkningen och så men inte varför man gör den. De våglängder man beräknar skillnaden emellan är ju olika, fungerar detta ändå?
Som jag skrev, det finns ändeffekter, som är lite okända. Vi ser här att en fjärdedels våglängd är några centimeter längre än det första mätvärdet. Vågen "sticker ut" utanför röret. Och vi vet inte hur långt det är (sådant beror på rörets diameter).
Så därför får man (i allmänhet i experiment) bättre värden om man kan ta skillnader där sådant inte kan störa.