Vernier CZ - Vybavení pro výuku přírodovědných oborů

Námět na experiment: Studium rázů při skládání zvuku

Datalogger LabQuest umožňuje nastavit frekvenci každého (levého/pravého) reproduktoru zvlášť a spustit jeden, druhý nebo oba současně.

LabQuest má sice zabudovaný reproduktor, ale aby vše bylo pro žáky názornější, vzali jsme na tento experiment externí stereoreproduktory, které jsme připojili k LabQuestu pomocí jack konektoru.

V LabQuestu jsme pomocí aplikace Audiogenerátor (ikonka domečku > Audiogenerátor) natavili na levém reproduktoru frekvenci 410 Hz, na pravém 430 Hz. Následně jsme přehráli tón zvlášť z levého a zvlášť z pravého reproduktoru.

Poté jsme přehráli oba tóny současně. Došlo ke složení (interferenci) obou tónů za vzniku tzv. záznějů – periodického zesilování a zeslabování zvuku.

Hlukoměr s mikrofonem umožnil vše vizualizovat. Na obrázku níže je vidět základní tón (frekvence 420 Hz) a periodické zeslabování a zesilování amplitudy (hlasitosti) s frekvencí 20 Hz.

Naměřené rázy

Modelování rázů v tabulkovém editoru

Rázy lze snadno a názorně modelovat v tabulkovém editoru (Excel, Calc). Ve dvou sousedních sloupcích jsme nechali generovat hodnoty funkce sinus(2·π·t ·f ) s časovým krokem t = 0,001 sekundy, přičemž frekvenci f jsme nastavili v jednom sloupci na 25 Hz, ve druhém na 28 Hz. Do třetího sloupce jsme zapsali součet obou funkcí v daném čase.

Na obrázku níže jsou grafy všech tří sloupců. Frekvence výsledného "tónu" je blízká původním frekvencím, avšak amplituda se periodicky zvětšuje a zmenšuje. Protože rozdíl frekvencí skládaných tónů byl 3 Hz, je amplituda rázů také 3 Hz.

Rázy - modelování v Excelu