Struna a zvuk

Pokus číslo: 2059

  • Cíl pokusu

    • Žák odlišuje viditelnou vlnu šířící se strunou, od vlny zvukové, která se od struny šíří vzduchem

    • Žák zdůvodní, proč je pro popis zvuku vhodnější frekvence než vlnová délka

  • Teorie

    Vlna na struně je příčnou stojatou vlnou šířící se materiálem struny. Vlna je relativně rychlá, protože struna je z pevné látky, a je napnutá. Vlna na struně je pozorovatelná pouhým okem.

    Chvějící se struna pravidelně rozráží vzduch okolo sebe se stejnou frekvencí, jakou kmitá. Vzduchem se šíří postupná vlna, která je podélná a oproti vlně v materiálu struny o řád pomalejší.

    Jsou tu dvě různé vlny. Jejich jednotícím parametrem je frekvence. Každá je jinak rychlá, a proto během jedné periody urazí různou vzdálenost, tj. mají různou vlnovou délku. Frekvence je pro popis postupného vlnění vhodnější než vlnová délka, protože je ve všech materiálech stejná jako frekvence zdroje, a také se zpravidla lépe měří. U stojaté vlny na struně se nabízí měřit vlnová délka, protože se při ladění struny nemění.

  • Pomůcky

    Monochord, mikrofon, program na frekvenční analýzu např. Visual Analyzer, pravítko.

  • Postup

    Na strunu monochordu zahrajeme tón a zaznamenáme jeho zvuk na mikrofon. Pomocí nahrávky určíme frekvenci vlnění. První skupina dostane za úkol změřit vlnovou délku vlny pravítkem. Druhá skupina dostane za úkol dopočítat vlnovou délku vlny z nahrávky pomocí frekvence a rychlosti zvuku.

    Výsledky se budou lišit. Následovat by měla diskuse proč.

  • Metodické poznámky

    Úlohu zadáme formou měření se závěrem navozujícím problémovou situaci. Je vhodné rozdělit třídu na dvě skupiny.

  • Komentář

    Návod na práci s programem je uveden v úloze: Výroba hudebního nástroje, Ovládání programu Vizual Analyzer

Typ pokusu: kvantitativní
Věková skupina: od střední školy
Potřebné vybavení: proveditelné s pomůckami, které se na školách obvykle vyskytují
Čas přípravy pokusu: do 3 minut
Čas provedení pokusu: delší než 10 minut