PhysicsWaves for iOS

Beskrivelse

Waves-appen består af en samling af fem forskellige simuleringer, der omhandler vandrende bølger, stående bølger og beats. Der er to forskellige rejsebølgesimuleringer, en for tværgående bølger og en anden for langsgående bølger. Der er også to simuleringer for stående bølger, en for tværgående bølger og en for langsgående bølger.

Simulering 1 - Tværgående rejsebølger. To uafhængige rejsebølger er vist. Du kan justere amplituden og frekvensen af ​​hver af bølgerne individuelt. Dette simulerer bevægelsen af ​​bølger, der bevæger sig langs strenge, så du kan også undersøge, hvordan justering af spændingen på en streng og/eller vægten af ​​strengen (via massen pr. længdeenhed) påvirker bølgen på den streng.

Simulering 2 - Tværgående stående bølger. Dette er en model af stående bølger på en snor, der er fikseret (med andre ord holdt på plads) i begge ender. Et eksempel på en sådan streng ville være en guitarstreng eller en klaverstreng. Ved hjælp af knapperne kan du vælge mellem at vise den grundlæggende (laveste frekvens) stående bølge eller at vise den anden, tredje, fjerde eller femte harmoniske af grundtonen. Frekvenserne af de harmoniske er heltals multipla af frekvensen af ​​grundtonen. Bemærk, at den stående bølge er en superposition (sum) af to identiske vandrende bølger, en bevæger sig til højre og en bevæger sig til venstre. Fordi strengen er fikseret i begge ender, skal de stående bølger have noder (punkter med nul bevægelse) i enderne.

Simulering 3 - Beats. Fænomenet beats er et andet eksempel på superposition. I dette tilfælde har de to bølger lidt forskellige frekvenser, så de driver gradvist fra at være fuldstændig i fase med hinanden (hvor den resulterende bølge har en stor amplitude) til at være helt ude af fase med hinanden (hvor den resulterende bølge har en lille amplitude) til at være tilbage i fase igen. Stigningen og faldet af bølgens lydstyrke er det, vi omtaler som slag - slagfrekvensen er lig med frekvensforskellen mellem de to individuelle bølger.

Simulering 4 - Langsgående vandrende bølge. Dette er en simulering af, hvordan lydbølger forplanter sig gennem luften. Den øverste del af skærmen viser en tværgående repræsentation af den vandrende bølge, med den langsgående repræsentation under den. Den langsgående bølge er vist passerer gennem et rør, men røret er ikke nødvendigt. Prikkernes bevægelse repræsenterer den gennemsnitlige bevægelse af alle de luftmolekyler, der er i nærheden af ​​prikkerne. Bemærk, at der ikke er nogen nettostrøm af luftmolekyler i nogen retning - molekylerne svinger omkring en ligevægtsposition i gennemsnit for at overføre bølgens energi gennem luften.

Simulering 5 - Langsgående stående bølger. Denne simulering viser nogle af de forskellige stående bølger, der kan opstå i en pibe - dette er en model af, hvad der sker i blæseinstrumenter som orgelpiber, fløjter osv. Som ved simulation 4 viser toppen af ​​skærmen en tværgående repræsentation af den stående bølge, med den langsgående repræsentation vist nedenfor. Den venstre ende af røret er altid åben i denne simulering, og du kan vælge mellem at lade den højre ende stå åben eller lukke den. I en åben ende er luftmolekylerne fri til at bevæge sig, og den stående bølge har en anti-node (et punkt med maksimal forskydning fra ligevægt) til molekyleforskydning. I en lukket ende er molekylerne ikke frie til at bevæge sig, så den stående bølge har en knude til molekyleforskydning (det vil sige, at molekylerne ikke bevæger sig dertil). Dette fører til forskellige resonansforhold for røret, så de frekvenser, der producerer stående bølger i et åbent rør, er forskellige fra de frekvenser, der giver stående bølger, når røret har en lukket ende.