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定在波

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定在波や停滞性波動が反映されません、波、振動で最も明白であります。たとえば、ピンと張った文字列は撥ない直線的な動きで上下に振動する生成される波が表示されます。これらは実際に反対の方向で同じ周波数と振幅の 2 つの波の干渉によって生成されます。

この周期振動運動は、単振動の例です。文字列は初期変位に比例する復元力を持っているので、運動が行われます。復元力特性と変位の関係はフックの法則 - 別のゼウス科学教育ビデオ.で詳しく説明によって与えられるこれは本質的に一生懸命何かを引くと、このスリング ショットのような難しくそれを押し戻すことを意味します。

このビデオでは、セクシーなによる定在波を作成し、単振動とその応用の背後にある物理を探索します。

研究室では、デモを始める前に、定在波と単振動についてもう少し学びましょう。波は、波長、ラムダ--2 つの頂上、周波数、f - 単位時間に紋章の出現数の間の距離によって定義されて、振幅は頂上から谷までの距離です。2 つの波が同時にパスでは、同じポイントに到着彼らは干渉します。結果として得られる波の振幅は、2 つの波の振幅の合計です。

建設的な干渉波の振幅は、段階、および追加するときに発生します。破壊的な干渉は、波が位相と振幅を引くときに発生します。

例えば、有限文字列のパルスです。理想的には、旅行のパルスは、境界を満たしている、それが反映されます。今、文字列を波を送信、そして長期間の前後を反映してそれを聞かせてみましょう。このアクションは、固定のパターン、または定在波を作成します。

ノードと呼ばれる最小の振幅のポイントが波が逆位相があるし、お互いに相殺です。最大振幅または antinodes のポイントはポイントで波がある同相、その振幅を兼ね備えています。最も単純な定在波は、波長が文字列の長さの 2 倍の場合に発生します。

次の可能な定在波が中心部にノードを持つ、波長に等しい文字列の長さ。ノードの追加を続け場合より短くより短い波長の波を作成します。これらのパターンは、高調波と呼ばれる antinodes、文字 n で表される数が n 番目の高調波の波を与えます。波に 4 つの antinodes がある場合、波は第 4 調波ですので

波長と各高調波の文字列の長さとの関係に基づき、これらの 3 つの用語をに関する公式を導き出すことし、n 番目の高調波定在波のラムダが n で割った値文字列の長さの 2 倍に等しいと言う。

2 L は最初の高調波の波長なので、各高調波の波長は Λ1 n で割った値です。今、私たちは Λ とfに反比例の関係があることを知っています。したがって、我々 は各高調波の周波数は最初高調波の n 番目の複数になるし、周波数に最初の高調波の周波数の比nを生成を推測できます。最初の高調波として知られている文字列の基本周波数であることに注意してください。

我々 は、単純な高調波の基本を説明してきた、今ではどのようにセクシーなによる定在波と定在波の周波数を測定する方法でみましょう。

まず、またがってスリンキーや鋼春縦床両端を保持している 1 つの人と。テープを使用して、それぞれ中央からそれぞれの側に、セクシーな足、2 つの縦障壁をマークします。

また、セクシーな両側の中央から 2 つの足は、縦の壁を追加します。

交代で、セクシーなけいれんによって波パルスを起動小さな距離、水平方向に、出発点に戻ってすぐにスナップします。振幅がマークされた障壁内にとどまることを確認します。

次に、同時に同じ極性の異なるパルスを起動し、パルスに会うときに何が起こるかを観察します。重畳波必要があります振幅の 2 倍、最初録音された障壁を横断し、2 番目のテープのバリアを打った。

今、同時に反対の極性と同じパルスを起動します。パルスは、スーパーイン ポーズし、旅を続ける互いを取り消すべきです。決して障壁に届く必要があります。

最後の位置にしっかりと保持することによって 1 つの端を修正します。固定位置の下に 1 つのパルスを送信し、それが反映している波の振幅を確認します。それが反対の極性に戻って反映されます。

今の定在波の周波数を測定する方法を見てみましょう。もう一度、部屋を横切って、セクシーなストレッチし、ストレッチの長さを測定します。

一端固定、優しく最初の高調波を見つけるまでもう一方の端を水平方向にスライドを開始します。この高調波の波頭の 1 つだけ 1 つの振幅が前後移動する必要があります。

ストップウォッチを使用すると、各波動サイクルにかかる時間を記録します。1 つの完全なサイクルは起動時、片側にグリセリン フォームは他の側に、グリセリンを形成する中心を通ってスライドし、元の位置に戻ります。

今、スライドさせて次の高調波が表示されるまでの速度を上げます。第 2 高調波の反対側に反対の方向で動く 2 つの波頭があるはずです。1 つの波の周期のための時間を測定します。

第 3 高調波は、これらの手順を繰り返します。

今、我々 は実験を議論して、異なる高調波の周波数を得るために、データ収集の分析方法を勉強しましょう。リコール、波長がセクシーな n で割った値の長さの 2 倍に等しい。したがって、第 2 高調波の波長はセクシーなまたは 8 m の長さです。

周波数は、単位時間あたりのサイクル数として定義されます。したがって、合計時間でサイクル数を割ることによって、各高調波の周波数を計算できます。、N が増加するにつれて、波の頻度も増加することは明らかです。

これは、同様の実験中に顕著だった。今周波数と n との関係を確認します。基本周波数と倍音の周波数分割する場合、我々 は、これらの値を取得します。これらの値は、第 2 高調波は基本周波数の周波数の 2 倍で約第 3 高調波は基本周波数 3 倍ことを実証します。一緒に、これらの結果は、高調波の式を検証します。

定在波は、科学と自然の多くの現実の世界の例で見つけることができます。

マンドリン ギターの弦は定在波の単純な例です。撥弦出力文字列の長さに応じて、どのようにピンと張った特定の音の周波数または密な文字列です。

各文字列はのみ特定の定在波のみがその文字列のフォームすることができるので特定のノートを作る。これらの定在波がすべて整数文字列の基本的な周波数の倍数。ミュージシャンは、高調波の新しいセットを作成する文字列の長さを短縮できます。

音の移行を意味する Acoustophoresis は流れるのマイクロ チャネル内粒子を転置する定在波を使用して生体医工学技術液体。これは通常マイクロ メートル スケールの流体チャネルは、マイクロ流体デバイスで実行されます。

とき粒子に制御文ストリームに焦点を当てて、チャネル内で特定の周波数で定在波が形成されます。このメソッドを使用して、研究者急速に集中したり、別々 の微視的エンティティ。

定在波と単振動する運動のゼウスの概要を見てきただけ。定在波の性質を理解そして彼らが毎日アプリケーションに存在する必要があります。見てくれてありがとう!

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