Fale stojące

1. Obserwacja superpozycji i odbicia impulsów Slinky

1. Rozciągnij śliską lub stalową sprężynę wzdłuż podłogi lub korytarza, tak aby jeden uczeń trzymał jeden koniec, a drugi drugi. Użyj taśmy, aby zaznaczyć dwie podłużne "bariery" w odległości około stopy od środka slinky, z każdej strony. Powtórz z barierami, które są oddalone o dwie stopy od środka z każdej strony.
2. Na zmianę wystrzeliwuj impulsy (szarpiąc slinky'ego na niewielką odległość w poziomie i natychmiast wracając do punktu początkowego) o amplitudach, które pozostają w obrębie zaznaczonych barier.
3. Następnie spróbuj wystrzelić identyczne impulsy o tej samej polaryzacji jednocześnie z obu końców i zauważ, co się dzieje, gdy impulsy się spotykają. Nałożona na siebie fala powinna podwoić amplitudę, przekroczyć pierwsze zakleinowane bariery i uderzyć w drugą zaklejoną taśmą barierę.
4. Teraz wystrzel identyczne impulsy, ale jednocześnie o przeciwnej polaryzacji i obserwuj superpozycje impulsów. Impulsy powinny znosić się nawzajem, gdy nakładają się na siebie, a następnie kontynuować podróż, nigdy nie dotykając barier.
5. Zamocuj jeden koniec slinky, trzymając go mocno na miejscu. Wyślij pojedynczy impuls w dół do ustalonej pozycji i obserwuj amplitudę fali po odbiciu. Odbije się z powrotem z przeciwną polaryzacją.

2. Pomiar częstotliwości fal stojących na sprężynie

1. Rozciągnij slinky w pokoju lub korytarzu, a następnie zmierz i zapisz rozciągniętą długość.
2. Z jednym końcem unieruchomionym od ruchu (mocno trzymanym), delikatnie zacznij przesuwać drugi koniec poziomo w stałym ruchu, aż znajdziesz falę stojącą o częstotliwości podstawowej. Dla tej harmonicznej powinien być tylko jeden grzbiet fali o jednej amplitudzie poruszającej się tam iz powrotem, jak profil skakanki w ruchu. Użyj stopera, aby zarejestrować czas potrzebny na kilka cykli fal. Jeden pełny cykl rozpoczyna się, gdy antywęzeł formuje się po jednej stronie, przesuwa się przez środek, tworząc antywęzeł po drugiej stronie, a następnie powraca do swojej pierwotnej pozycji. Użyj tych pomiarów, aby obliczyć częstotliwość, okres i długość fali dla tej fali za pomocą równań Równania 1 i 2.
3. Zwiększaj prędkość końca suwaka, aż do osiągnięcia następnej harmonicznej (n = 2). Dla tej harmonicznej powinny znajdować się dwa grzbiety fal po przeciwnych stronach poruszające się w przeciwnych kierunkach i może to wyglądać jak projekcja 2D obracającej się litery "s". Zmierz częstotliwość, a następnie oblicz okres i długość fali dla tej fali. Jaki jest stosunek tej częstotliwości do częstotliwości podstawowej?
4. Powtórz poprzedni krok dla następnej harmonicznej (n = 3).