物理 · 波 · 声音 / 原理与探索
共振与驻波实验解说
如果固定弦的两端，并摇动它，将会出现一个在特定频率下，大振幅且规律性的模式。通过改变弦的长度、波速、驱动频率以及衰减，观察到共振和驻波现象。 这项活动将弦上波节的位置与最少移动的位置，以及摇动弦的物体与波长之间的关系联系起来。
它是怎么工作的？
在两端，固定的字符串包含 n 个半波长。在所选模式的共振时，响应达到最大。
关键关系
fₙ = n·v / (2L)
尝试这个实验
- 找到所选模式的波节和腹部。改变驱动频率，并比较振幅。
- L=1 m, v=10 m/s, 记录 4, 5, 6 Hz 在模式 1 中。
- 逐一改变模式、衰减和长度，并记录。
解读您的结果
模式 1 中，具有最大振幅的驱动频率是多少？
所选的共振曲线的峰值在 f₁=5 Hz。
假设与限制
这是一个稳态包络近似，在两端固定，仅代表线性字符串中的一种选定的模式。 忽略了多个模式的合成、瞬态响应以及驱动位置效应。 响应 A = (0.015/衰减)/√[1 + ((f - fₙ)/(衰减·fₙ))²] m。 对于超出可操作驱动范围的共振，“Fit”按钮保持在范围边界。 声音是驱动频率的 100 倍。