Förstå grundfrekvens och stående vågor
* Grundfrekvens: Detta är den lägsta naturliga frekvensen vid vilken ett system (som en sträng, ett rör eller ett trumhuvud) kan vibrera. Det är frekvensen som producerar det mest grundläggande, enklaste vibrationsmönstret.
* Stående vågor: Dessa är vågmönster som verkar vara stationära eftersom störningen av två vågor som rör sig i motsatta riktningar skapar punkter med maximal amplitud (antinoder) och nollamplitud (noder).
Varför lägre frekvenser inte skapar stående vågor
1. resonans: Stående vågor bildas endast när frekvensen för de inkommande vågmatchningarna (eller är en multipel av) de naturliga resonansfrekvenserna för systemet. Dessa resonansfrekvenser bestäms av systemets fysiska egenskaper (t.ex. längd, spänning, massa per enhetslängd).
2. störningar: För att en stående våg ska bildas måste den inkommande vågen och dess reflekterade våg störa konstruktivt. Detta innebär att de två vågor måste anpassas.
3. Frekvens och våglängd: Förhållandet mellan frekvens (F), våglängd (λ) och vågens hastighet ges av:
* v =fλ
* En lägre frekvens betyder en längre våglängd.
* En längre våglängd passar inte gränsvillkoren för systemet ordentligt för att konstruktiv störning ska inträffa.
Exempel:Ett stränginstrument
Föreställ dig en gitarrsträng.
* Grundfrekvens: Detta är anteckningen som strängen producerar när den plockas.
* lägre frekvenser: Om du försöker tvinga en våg med en frekvens lägre än det grundläggande på strängen, kommer våglängden på vågen att vara för lång för att passa in i strängens längd. Vågen kommer att reflektera fram och tillbaka, men den kommer inte att störa konstruktivt att producera en stående våg.
Slutsats
Sammanfattningsvis kommer en våg med en frekvens lägre än den grundläggande frekvensen för ett system inte att skapa en stående våg eftersom den inte kan uppfylla villkoren för resonans och konstruktiv störning som krävs för deras bildning.
