PhysicsWaves for iOS

Beskrivelse

Waves-appen består av en samling av fem forskjellige simuleringer som omhandler vandrebølger, stående bølger og beats. Det er to forskjellige vandrebølgesimuleringer, en for tverrbølger og en annen for langsgående bølger. Det er også to simuleringer for stående bølger, en for tverrbølger og en for langsgående bølger.

Simulering 1 - Tverrgående bølger. To uavhengige reisebølger vises. Du kan justere amplituden og frekvensen til hver av bølgene individuelt. Dette simulerer bevegelsen til bølger som beveger seg langs strenger, så du kan også undersøke hvordan justering av spenningen på en streng og/eller vekten av strengen (via massen per lengdeenhet) påvirker bølgen på den strengen.

Simulering 2 - Tverrgående stående bølger. Dette er en modell av stående bølger på en streng som er festet (med andre ord holdt på plass) i begge ender. Et eksempel på en slik streng vil være en gitarstreng eller en pianostreng. Ved hjelp av knappene kan du velge mellom å vise den grunnleggende (laveste frekvensen) stående bølgen, eller å vise den andre, tredje, fjerde eller femte harmoniske av grunntonen. Frekvensene til harmoniske er heltallsmultipler av frekvensen til grunntonen. Merk at den stående bølgen er en superposisjon (sum) av to identiske vandrebølger, en beveger seg til høyre og en beveger seg til venstre. Fordi strengen er festet i begge ender, må de stående bølgene ha noder (punkter med null bevegelse) i endene.

Simulering 3 - Beats. Fenomenet beats er et annet eksempel på superposisjon. I dette tilfellet har de to bølgene litt forskjellige frekvenser, så de driver gradvis fra å være helt i fase med hverandre (hvor den resulterende bølgen har en stor amplitude) til å være helt ute av fase med hverandre (hvor den resulterende bølgen har en liten amplitude) til å være tilbake i fase igjen. Økningen og synkingen av lydstyrken til bølgen er det vi omtaler som slag - slagfrekvensen er lik frekvensforskjellen mellom de to individuelle bølgene.

Simulering 4 - Langsgående vandrebølge. Dette er en simulering av hvordan lydbølger forplanter seg gjennom luft. Den øverste delen av skjermen viser en tverrrepresentasjon av den bevegelige bølgen, med den langsgående representasjonen under den. Den langsgående bølgen er vist som passerer gjennom et rør, men røret er ikke nødvendig. Bevegelsen til prikkene representerer den gjennomsnittlige bevegelsen til alle luftmolekylene som er i nærheten av prikkene. Merk at det ikke er noen nettostrøm av luftmolekyler i noen retning - molekylene svinger rundt en likevektsposisjon i gjennomsnitt for å overføre energien til bølgen gjennom luften.

Simulering 5 - Langsgående stående bølger. Denne simuleringen viser noen av de ulike stående bølgene som kan oppstå i en pipe – dette er en modell av hva som skjer i blåseinstrumenter som orgelpiper, fløyter osv. Som ved simulering 4 viser toppen av skjermen en tverrrepresentasjon av den stående bølgen, med den langsgående representasjonen vist under. Venstre ende av røret er alltid åpen i denne simuleringen, og du kan velge mellom å la høyre ende stå åpen eller lukke den. Ved en åpen ende er luftmolekylene fritt til å bevege seg, og den stående bølgen har en anti-node (et punkt med maksimal forskyvning fra likevekt) for molekylforskyvning. Ved en lukket ende er ikke molekylene fri til å bevege seg, så den stående bølgen har en node for molekylforskyvning (det vil si at molekylene ikke beveger seg dit). Dette fører til ulike resonansforhold for røret, så frekvensene som produserer stående bølger i et åpent rør er forskjellige fra frekvensene som gir stående bølger når røret har en lukket ende.