المحاكاة الفيزيائية: اهتزاز الشوكة وتكوّن الموجات الموقوفة
خارج الرنين (صوت منخفض)
نوع العمود الهوائي:
تردد الشوكة الرنانة (f):
440 Hz
طول عمود الهواء المهتز (L):
19.5 cm (0.195 m)
درجة حرارة الهواء في المختبر (T):
20 °C
القانون:
v = 331 + 0.6 · T ➔ سرعة الصوت الآن: 343.0 m/s
الطول الموجي للصوت (λ)
0.78 m
متر (v / f)
رتبة الرنين الحالي (n)
-
غير متوافق
شدة الرنين الصوتي
15%
نسبة التضخيم
القوانين الفيزيائية ومقارنة الأعمدة المغلقة والمفتوحة (منهج فيزياء 3):
1. العمود المغلق — الرنين الأول (التردد الأساسي)
L₁ = λ / 4 ➔ f₁ = v / (4L)
يحتوي على عقدة إزاحة عند السطح المغلق (الماء) وبطن إزاحة عند الفوهة المفتوحة. الطول يساوي ربع طول موجي.
2. العمود المغلق — الرنين الثاني (التوافقي الثالث)
L₂ = 3λ / 4 ➔ f₃ = 3 · f₁
في الأعمدة المغلقة لا توجد رنينات زوجية! التوافقيات فردية فقط (1, 3, 5, ...). والفرق بين طولي رنين متتاليين يساوي (λ / 2).
3. العمود المفتوح — الرنين الأول (التردد الأساسي)
L₁ = λ / 2 ➔ f₁ = v / (2L)
يحتوي على بطني إزاحة عند الطرفين المفتوحين وعقدة في المنتصف. الطول يساوي نصف طول موجي.
4. العمود المفتوح — التوافقيات اللاحقة
Lₙ = n · (λ / 2) ➔ fₙ = n · f₁
الأعمدة المفتوحة تُنتج جميع التوافقيات (الفردية والزوجية n = 1, 2, 3, 4...). ولذلك تكون نغماتها الموسيقية أغنى وأجمل.