Indhold Længdebølger og tværbølger... 2 Forsøg med frembringelse af lyd... 3 Måling af lydens hastighed... 4 Resonans... 5 Ørets følsomhed over for lydfrekvenser.... 6 Stående tværbølger på en snor.... 7 1
Længdebølger og tværbølger Find en lang fjeder og forsøg at finde forskellen på længdebølger og tværbølger. Forsøg at tegne de to bølgetyper herunder Beskriv, hvad du gør for at lave de to forskellige bølgetyper herunder 2
Forsøg med frembringelse af lyd I skal nu forsøge at frembringe lyd med de i listen nævnte materialer. Bægerglas Stemmegafler Plastik- lineal Smal elastik Bred elastik Reagensglas (5-8 stk) Reagensglasstativ Hvordan frembringes lyden? Hvordan frembringes hhv. høj og lav tone? Hvordan frembringes lyden? Hvordan frembringes hhv. høj og lav tone? Hvordan frembringes lyden? Hvordan frembringes hhv. høj og lav tone? Hvordan påvirkes lyden, når man sænker en anslået stemmegaffel ned i vand? Reagensglas tegn selv opstillingen her Hvordan frembringes lyden? Hvordan frembringes hhv. høj og lav tone? 3
Måling af lydens hastighed Formål At undersøge, om lyden udbreder sig med konstant fart i atmosfærisk luft, og at bestemme en evt. udbredelsesfart. 2 mikrofoner Tæller Klaptræ Målebånd/lineal Udførelse De to mikrofoner opstilles med en afstand på 0,5m, og tilsluttes tællerens Start- og Stop- indgange. Med et klaptræ som lydgiver gives en skarp lydimpuls fra en afstand på mindst 1 meter fra den nærmeste mikrofon, og fra et punkt i lige forlængelse af de to mikrofoners "lytteretning". Tællerens stopur starter, når lydimpulsen fra klaptræet rammer den forreste mikrofon, og uret stopper når lydimpulsen fra klaptræet når den bagerste mikrofon. Lydimpulsen skal være klar og skarp for at give en brugbar tidsmåling. Gentag målingen flere gange, og gentag forsøget med større afstand mellem mikrofonerne, fx 1m, 1,5m, 2m og 2,5m. Tegn forsøgsopstillingen: Måleresultater: Afstand (m) 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 t målt (msec) <t> Bestem også temperaruren i lokalet: C Bestem i hvert tilfælde lydens hastighed. Afstand (m) 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 v lyd (m/sec) Find lydens hastighed (tabelværdi) - brug evt. Internettet, og beregn evt. den procentvise afvigelse. Gør rede for, hvilke fejlkilder der kan være i forsøget: 4
Resonans Anslå en stemmegaffel og hold den i hånden, mens du lægger mærke til lydens styrke. Anslå stemmegaflen igen og sæt den på resonanskassen. Hvad sker der med lyden? 2 stemmegafler på resonanskasser "Gummihammer" Lineal (1 meter) Tag stemmegaflen af kassen og anslå den igen. Hold derefter stemmegaflen hen foran kassens munding. Hvad sker der? Mål kassens dybde: Anbring nu to stemmegafler på kassen ca. 1 meter fra hinanden, og sådan at deres mundinger vender mod hinanden. Anslå derefter den ene stemmegaffel. Stop lyden ved at holde om stemmegaflens grene og forklar, hvorfor du stadig kan høre den samme tone. 5
Ørets følsomhed over for lydfrekvenser. Start tonegeneratoren og skru helt ned for frekvensen. Frekvensen ændres nu langsomt fra 1 Hz og opefter. Sig til, når du kan høre en tone og notér frekvensen står på. Hz Tonegenerator Tæller Højtaler Ledninger Frekvensen øges mere og mere. Sig til, når du ikke længere kan høre en tone og notér frekvensen. Hz Øret er ikke lige følsomt over for alle frekvenser. Start forsøget om igen og sig til, når du synes, at tonen er særlig kraftig. Hz Aflæs på kurven ovenfor, hvilke frekvenser øret normalt kan opfatte og sammenlign med dine egne resultater. Hvilken frekvens er øret mest følsomt overfor og sammenlign med dit resultat. 6
Stående tværbølger på en snor. (tværbølger = transversalbølger) Formål: at undersøge om lydens udbredelseshastighed er uafhængig af bølgelængden (λ). En snor er i den ene ende fastgjort til en vibrator, som vipper op og ned med en bestemt frekvens. Vibratoren er forbundet med en tonegerator, således at frekvensen kan varieres. I den anden ende hænger snoren over en trisse, og et lod sørger for at holde snoren stram. Punkter med knude er markeret med K, og punkter med bug er markeret med B. På a, b og c svinger vibratoren med forskellige frekvenser. På a svinger vibratoren med snorens egenfrekvens, på b og c svinger den med de to laveste overtoners frekvenser. Tonegenerator Tæller Højtaler snor og lod Trisse Ledninger Formler: L = n! n = 1, 2, 3, v = f (bølgeformlen) =!!"#!$!ø!"#$ Fremgangsmåde: Lav opstillingen som vist på figur c. Snoren skal være 2m lang. Indstil tonegeneratoren, så der fremkommer ½ på snoren, aflæs frekvensen på tælleren og noter resultatet i skemaet herunder. Nu indstilles frekvensen, så der forekommer 1 på snoren og noter resultatet. Fortsæt denne fremgangsmåde og udfyld hele skemaet. (m) f ( Hz) v = f ½ 1 1½ 2 2½ Har vi vist at lydens udbredelseshastighed er uafhængig af bølgelængden (λ)? Hvilken matematisk sammenhæng er der mellem frekvensen og bølgelængden? 7
Stående lydbølger i resonansrør. Længdebølger = longitudinalbølger Resonansrør Stemmegafler med forskellige frekvenser Stativ Anslå stemmegaflen og hold den hen foran rørets åbne ende. Træk langsomt stemplet tilbage. Hvad sker der med lyden? Gentag forsøget og mål afstanden til, hvor der sker en forstærkning af tonen: Fra rørets munding til 1. forstærkning: Fra 1. til 2. forstærkning: Fra 2. til 3. forstærkning: Er de fundne afstande lige lange? Udregn derefter, om det passer, at afstanden mellem to forstærkninger kan beregnes med denne formel: a = 0, 5 340 f, hvor f angiver stemmegaflens frekvens Hvordan hænger denne formel sammen med bølgeformlen? Prøv om du kan forklare, hvorfor man regner i 1 4 - bølgelængder i et halvåbent resonansrør, se tegning øverst t.h.: 8