الرنين في الاعمدة الهوائية والاوتار - YouTube
دروس عين | الرنين في الاعمده الهوائية والاوتار - فيزياء 2 - الثانويه مقررات طبيعي - YouTube
الرنين في الأعمدة الهوائية إذا وصعت شوكة رنانة مهتزة بالقرب من الطرف المفتوح لأنبوبة زجاجية مملوءة جزئياً بالماء فإن صوت الشوكة يمكن أن يكبر بدرجة كبيرة تحت شروط معينة. ولتفسير هذه الظاهرة، انظر التجربة الموضحة بالشكل ( (1. توضع الشوكة الرنانة المهتزة بالقرب من فوهة الأنبوبة كما بالشكل ثم يخفض خزان الماء إلى أسفل بحيث ينخفض مستوى الماء في الانبوبة. وعندما يصل مستوى الماء إلى ارتفاع معين سوف يهتز عمود الماء الموجود في الانبوبة اهتزازاً رنينياً قوياً استجابة للصوت الصادر من الشوكة الرنانة. ويحدث الرنين في الحقيقة عادة عند ارتفاعات مختلفة لعمود الهواء. هذا الموقف يشبه إلى حد كبير حالة الموجات المستقرة على وتر مهتز. فبدلاً من الوتر المثار بواسطة مهتز عند أحد طرفيه لدينا هنا عمود هوائي ومصدر صوتي عند نهايته المفتوحة. وكما ان المهتز يرسل الموجة على الوتر المشدود كي تتحرك عليه غلى أن تنعكس عند الطرف الآخر، فغن المصدر الصوتي هنا يرسل الموجة الصوتية في العمود الهوائي، وهذه تنعكس خلفاً عند وصلوها إلى سطح الماء. ان الوتر يرن فقط عندما يستطيع الطول الموجي للموجة تكوين نمط موجي مستقر بطول الوتر. ويتحقق ذلك على وجه التحديد عندما تتكون عقدتان عن طرفي الوتر، ومن ثم فإن الوتر يرن فقط إذا كان طوله n (½ λ) ، حيث n عدد صحيح و λ ½ المسافة بين عقدتين.
وحيث أن المسافة بين عقدتين متتاليتين أو بطنين متتاليين تساوي / 2 λ فإن المسافة بين العقدة والبطن المجاور تساوي / 4 λ و إذا رمزنا لطول العمود الهوائي بالرمز L فإن هذا الطول ف الشكل 2) أ) سيكون هو المسافة بين عقدة وبطن مجاور، أي أن L = λ/4 أما في الشكل 2) ب) فغن طول العمود الهوائي يساوي ثلاثة أمثال المسافة بين العقدة والبطن المجاور؛ أي أن L=3(λ/4) ،وهكذا. يمكن إيجاد الترددات الرنينية (التوافقية) الموضحة بالشكل ( 2) من العلاقة f = v / λ وهذه الترددات يمكن حسابها بسهولة باستخدام قيم الأطوال الموجبة اللازمة لتكون الأنماط الموجية المستقرة بدلالة طول الانبوبة كما سبق ذكره. لاحظ ان التردد الرنيني الأول فوق التردد الأساسي f 1 يساوي 3 f 1 ، والثالثة تساوي 7 f 1 ،وهكذا. وبناء على ذلك يستنتج أن الأنبوبة المغلقة عند أحد طرفيها تهتز اهتزازاً رنينياً عند النغمات التوافقية الفردية فقط. وليس من الضروري لحدوث الرنين أن تكون الانبوبة مغلقة عند أحد الطرفين. فمثلاً، يمكنك استخدام أنبوبة زجاجية صغير كصفارة بالنفخ في أحد طرفيها، ويمثل الشكل ( 3) عدداً من أيسط الانماط الرنينية الممكنة لأنبوبة مفتوحة الطرفين. ويلاحظ في كل حالة ان طرفي الأنبوبة يمثلان موضعي بطنين، لن الهواء يمكن أن يتحرك بحرية عند طرفي الأنبوبة.