ทดลองปรับค่าต่างๆ เพื่อหาจุดกำทอน (Resonance) และศึกษาวิธีการคำนวณ
นำลำโพงส่งเสียงความถี่ 700 Hz ไปจ่อที่ปากหลอดแก้วยาว 13 cm พื้นที่หน้าตัด 10 cm² (v = 350 m/s)
คำสั่ง: เลื่อนแถบเติมน้ำเพื่อหาตำแหน่งที่ได้ยินเสียงดังที่สุด (เกิดการสั่นพ้อง)
1. หาความยาวท่อ (L) ที่ทำให้สั่นพ้อง:
จากสูตร $f = \frac{nv}{4L}$ (ท่อปลายปิด 1 ด้าน)
$700 = \frac{1(350)}{4L}$
$L = \frac{350}{2800} = 0.125$ เมตร = 12.5 cm
2. หาปริมาตรน้ำที่ต้องเติม:
หลอดยาวจริง 13 cm แต่ต้องการลำอากาศ 12.5 cm
ต้องเติมน้ำสูง = $13 - 12.5 =$ 0.5 cm
ปริมาตรน้ำ = พื้นที่ฐาน × สูง
ปริมาตร = $10 \text{ cm}^2 \times 0.5 \text{ cm} =$ 5 cm³
คลื่นเสียงทำให้เกิดสั่นพ้อง (กำทอนลำดับ 1) ในกล่องไม้กลวงที่เปิดทุกด้านมีความยาว 0.5 เมตร (v = 330 m/s)
คำสั่ง: กดปุ่มเพื่อสร้างคลื่นนิ่งและคำนวณความถี่ธรรมชาติ
ท่อปลายเปิด 2 ด้าน จะเกิดปฏิบัพ (Antinode) ที่ปากท่อทั้งสองข้าง และบัพ (Node) ตรงกลาง (คลื่นรูปกระสวย 1 ลูปพอดี = $\frac{\lambda}{2}$)
คำนวณหาความถี่:
จากสูตร $f = \frac{nv}{2L}$
แทนค่า n = 1 (กำทอนลำดับ 1)
$f = \frac{1(330)}{2(0.5)}$
$f = \frac{330}{1} =$ 330 Hz
เลื่อนลูกสูบออกช้าๆ จนได้ยินเสียงดังเพิ่มขึ้นมากที่สุดครั้งแรกที่ระยะห่างจากปลายหลอด 3.3 เมตร (v = 330 m/s)
คำสั่ง: ลากลูกสูบหาตำแหน่งสั่นพ้อง เพื่อหาความถี่ของเสียงจากลำโพง
1. วิเคราะห์ความยาวคลื่น ($\lambda$):
เสียงดังครั้งแรกเกิดเมื่อปากหลอดเป็นปฏิบัพ และลูกสูบเป็นบัพ
ระยะจากปากหลอดถึงเสียงดังครั้งแรก $L = \frac{\lambda}{4}$
$\frac{\lambda}{4} = 3.3$ เมตร
$\lambda = 3.3 \times 4 =$ 13.2 เมตร
2. หาความถี่เสียง (f):
จากสูตร $v = f\lambda$
$330 = f(13.2)$
$f = \frac{330}{13.2} =$ 25 Hz