Wave Overlay
suprapunerea lui o ndas
Studiați diferite cazuri de suprapunere a două unde armonice .
Înțelegeți diferite fenomene care apar: interferențe constructive și distructive, tremurături și valuri staționare.
Cunoașteți valurile staționare care sunt produse în frânghii, coloane gazoase, tije și plăci vibrante .
Când două unde se întâlnesc într-un punct sau regiune a spațiului, rezultatul este o nouă undă a cărei perturbare este suma perturbărilor celor două unde originale. Apoi luăm în considerare suprapunerea și interferența undelor armonice. Interferența se numește rezultatul suprapunerii a două sau mai multe unde armonice.
Acest fenomen este un caz particular de interferență. Când două trenuri de undă de amplitudine egală, dar frecvențe ușor diferite coincid în spațiu, ele dau naștere unei vibrații a cărei amplitudine variază în funcție de timp. În cazul undelor sonore, aceste variații de amplitudine vor fi percepute ca variații de intensitate, sau ceea ce este același, creșteri sau scăderi periodice de intensitate, care se numesc bătăi sau pulsații.
Valuri staționare
Acest fenomen este un caz particular de interferență. Apare atunci când o undă lovește o suprafață și este reflectată pe deplin .
Bătăile pot fi obținute cu ușurință cu două furci de reglare de aceeași frecvență, modificând ușor cea a unuia dintre ele cu o bucată mică de ceară aderată la una dintre ramurile sale. Furcile de reglare care au sunat anterior la unison vor produce în acest caz pulsații foarte puternice. Dacă furcile de reglare au frecvențe de 242 Hz și 244 Hz, urechea va percepe un sunet de 243 Hz, producând un ritm de 2 Hz, adică în 1 secundă sunetul va deveni mai puternic în două ocazii. Este evident că, pe măsură ce frecvențele undelor se apropie, frecvența ritmului este din ce în ce mai mică, până când sunt egalizate, ritmul dispare.
Deși acest fenomen apare întotdeauna, urechea umană o percepe doar atunci când frecvențele celor două unde sunt foarte similare, deoarece în restul cazurilor amplitudinea variază prea repede pentru ca urechea să le distingă (urechea umană poate distinge până la 10 bătăi pe secundă). Când frecvențele sunt mai puțin similare, tremurările pot fi prea rapide pentru urechile noastre. Acum, deși shake-urile nu sunt percepute separat, ele pot modifica timbrul întregului.
Bătăile sunt folosite pentru acordarea multor instrumente muzicale. De exemplu, este obișnuit să reglați un șir strângându-l sau slăbindu-l, după ce ați observat apariția bătăilor când șirul este redat simultan la un diapazon sau la un alt șir de referință.
Originea valurilor staționare într-un șir
O undă staționară poate fi considerată ca interferența a două mișcări de undă armonică de aceeași amplitudine și lungime de undă: un incident care se propagă de la stânga la dreapta și altul care se propagă de la dreapta la stânga. Unda staționară rezultată nu este o undă de propagare .
În următoarea simulare, viteza de propagare a fost setată în unitatea v = 1. Deci, lungimea de undă λ = 1/f.
Instrucțiuni
În controlul de editare intitulat Frecvență introducem frecvența f a mișcării undei armonice.
Observați că o undă staționară provine din suprapunerea a două mișcări de undă armonică de aceeași frecvență care se deplasează în direcții opuse, una incidentă și cealaltă reflectată. .
Valuri staționare pe o frânghie fixată la capetele sale
Acum ia în considerare o frânghie fixată la capete. Șirul are un set de moduri normale de vibrație, fiecare cu o frecvență caracteristică.
Simularea arată interferența dintre o undă incidentă care se mișcă de la stânga la dreapta și o altă undă care se deplasează de la dreapta la stânga, ambele de aceeași amplitudine și aceeași lungime de undă. Lungimea de undă rămâne neschimbată într-o unitate (l = 1), iar lungimea L a șirului trebuie modificată pentru a respecta diferitele moduri de vibrație, pentru a satisface relația l = 2L/n, cu n = 1.2, 3. .
Instrucțiuni
În controlul de editare intitulat lungimea coardei intrăm 0,5, 1, 1,5, 2,. și observăm diferitele moduri de vibrație .
Rețineți că separarea între două noduri consecutive este o jumătate de lungime de undă (adică 0,5 unități).
Verificați dacă primul mod de vibrație (n = 1) este setat la un șir de lungime L = 0,5.
Verificați dacă al doilea mod de vibrație (n = 2) este setat la un șir de lungime L = 1 .
Verificați dacă al treilea mod de vibrații (n = 3) este setat la un șir de lungime L = 1,5 .
Modurile de vibrații ale unei frânghii ținute la ambele capete