FIZYKOMANIA Koło fizyczne Publicznego Gimnazjum Nr 8 w Łodzi

Prezentacja na temat: "FIZYKOMANIA Koło fizyczne Publicznego Gimnazjum Nr 8 w Łodzi"— Zapis prezentacji:

1 FIZYKOMANIA Koło fizyczne Publicznego Gimnazjum Nr 8 w Łodzi
Prezentuje: „Drgania strun instrumentów muzycznych”

2 Tak to się zaczęło 24 lutego bieżącego roku,
mieliśmy okazję spotkać się na UŁ z Panem dr Jerzym Ledzionem znawcą i pasjonatem akustyki. Celem wyprawy było poznanie metod analizy drgań instrumentów muzycznych. Spotkanie to stało się bodźcem dla naszych dalszych działań.

3 Cel naszych badań Jako cel naszych zmagań postanowiliśmy zbadać jak częstotliwości (okres) drgań struny gitary zależy od jej długości, naprężenia i grubości.

4 Opis przyrządu Przyrząd do badania drgań struny wykorzystywany w naszym eksperymencie to efekt pracy naszej oraz nieocenionej pomocy Pana Konserwatora, za co serdecznie mu dziękujemy! Na solidnej drewnianej podstawie musiał znaleźć się: - punkt „sztywnego” mocowania jednego końca struny; - mechanizm pozwalający na regulację jej naciągu; - … a także drugi, dzięki któremu możliwa byłaby zmiana jej długości. Urządzenie ma za zadanie zapewniać równocześnie jak największą precyzję pomiarów ale i łatwość ich wykonywania.

5 Opis przyrządu Naciąg struny był regulowany za pomocą
„Starej Radzieckiej Wagi TM” (wagi sprężynowej). Długość badanej struny była regulowana poprzez specjalną podkładkę, umieszczaną w odpowiednim miejscu. Przesuwając podkładkę zmienialiśmy długość drgającej części struny. Odczyt zapewniała wyskalowana w centymetrach miarka przymocowana na stałe do naszego przyrządu.

6 Opis przyrządu Drgania struny zostały przetworzone na impulsy elektryczne za pomocą cewki (nawiniętej na silny magnes neodymowy) umieszczonej pod drgającą struną. Impulsy indukowane w cewce przesyłane były do komputera poprzez wejście mikrofonowe.

7 Pomiary Analizy częstotliwościowej sygnałów dokonywaliśmy
przy użyciu programu komputerowego PRAAT. Częstotliwość drgań struny odczytywaliśmy jako wartość częstotliwości pierwszej harmonicznej.

8 Pomiary ... częstotliwości (okresu) drgań struny
o średnicy 0,25 mm - pierwsza harmoniczna. Długość struny l 0,2m 0,3m 0,4m 0,5m 0,6m 50N f=826Hz T=1,2ms f=550Hz T=1,8ms f=411Hz T=2,4ms f=330Hz T=3ms f=273Hz T=4ms 60N f=923Hz T=1,1ms f=614Hz T=1,6ms f=460Hz T=2,2ms f=370Hz T=2,7ms f=306Hz T=3,2ms 70N f=996Hz T=1ms f=663Hz T=1,5ms f=492Hz T=2ms f=395Hz T=2,5ms 80N f=1070Hz T=0,9ms f=712Hz T=1,4ms f=533Hz T=1,9ms f=428Hz T=2,3ms f=354Hz T=2,8ms Naprężenie struny

9 Pomiary ... częstotliwości (okresu) drgań struny
o średnicy 0,33 mm - pierwsza harmoniczna. Długość struny l 0,2m 0,3m 0,4m 0,5m 0,6m 50N f=622Hz T=1,6ms f=420Hz T=2,4ms f=314Hz T=3,2ms f=248Hz T=4ms f=208Hz T=4,8ms 60N f=696Hz T=1,4ms f=460Hz T=2,2ms f=346Hz T=2,9ms f=273Hz T=3,7ms f=232Hz T=4,3ms 70N f=752Hz T=1,3ms f=500Hz T=2ms f=370Hz T=2,7ms f=293Hz T=3,4ms 80N f=810Hz T=1,2ms f=541Hz T=1,8ms f=403Hz T=2,5ms f=322Hz T=3,1ms Naprężenie struny

10 Wykres przedstawia zależność częstotliwości drgań struny
Analiza wyników pomiarów Wykres przedstawia zależność częstotliwości drgań struny (o średnicy 0,25 mm) od jej długości przy różnych wartościach naprężeń. f [Hz] l [m]

11 Wykres przedstawia zależność częstotliwości drgań struny
Analiza wyników pomiarów Wykres przedstawia zależność częstotliwości drgań struny ( o średnicy 0,33 mm) od jej długości przy różnych wartościach naprężeń. f [Hz] l [m]

12 Wykres przedstawia zależność okresu drgań struny
Analiza wyników pomiarów Wykres przedstawia zależność okresu drgań struny (o średnicy 0,33 mm) od jej długości przy różnych wartościach naprężeń. T [ms] l [m]

13 Analiza wyników pomiarów
Wykres przedstawia zależność częstotliwości drgań struny (o średnicy 0,25 mm) od naprężenia dla dwóch długości . f [Hz] F [N]

14 Wnioski Analiza przedstawionych przez nas wyników pomiarów prowadzi do następujących wniosków: 1. Częstotliwość drgań struny zależy zarówno od jej długości jak i naprężenia oraz grubości. 2. Przedstawione wykresy potwierdzają, że częstotliwość drgań struny f (wysokość dźwięków) jest odwrotnie proporcjonalna do jej długości f ~ 1/ l co jest zgodne ze wzorem : 3. Wykresy zależności okresu drgań T struny są liniami prostymi a więc sugeruje to, że T ~ l co opisuje zależność : 4. Wraz ze wzrostem naprężenia struny rośnie częstotliwość drgań struny. 5. Wzrost grubości struny powoduje zmniejszenie jej częstotliwości drgań (wysokości dźwięku) dla danego naprężenia. gdzie l – długość struny v – prędkość dźwięku w strunie n = 1,2,3,4,……… gdzie l – długość struny v – prędkość dźwięku w strunie n = 1,2,3,4,………

15 Zamiast zakończenia Choć nasze urządzenie nie należy zapewne do grona najbardziej ekscytującej lub efektownie wyglądającej aparatury naukowej to jest ono naszym własnym dziełem i jesteśmy z niego dumni! Autorzy: -Szymon Błaszczyk Jan Makary Fryczak Radosław Kierzkowski Krzysztof Łoś Joanna Nejman Pod opieką dydaktyczną Pana Andrzeja Rychtelskiego z wydajną pomocą Pana Konserwatora z Publicznego Gimanzjum nr 8 w Łodzi