Practicum: Interferentie en staande golven op een snaar – Klas 5 VWO

In dit practicum voor 5 vwo onderzoek je staande golven op een trillende snaar als gevolg van interferentie van twee lopende golven. Je bepaalt golflengte en voortplantingssnelheid bij meerdere harmonieken en analyseert het golfpatroon met knooppunten en buiken.

Leerdoel

Na dit practicum kun je het verschil beschrijven tussen lopende en staande golven, knopen en buiken aanwijzen, golflengte berekenen via λ = 2L/n voor de n-de harmonische, voortplantingssnelheid bepalen via v = f × λ en de invloed van spanning op v verklaren.

Cursusniveau en vakgebied

Niveau: VWO klas 5 | Vak: Natuurkunde | Domein: B1 Informatieoverdracht | Staande golven, interferentie, harmonischen, grondtoon, boventoon, voortplantingssnelheid

Benodigdheden

• Vibratormotor op statief, aangedreven door frequentiegenerator (0–200 Hz)
• Elastische snaar (l = 1,00 m) of dunne rubbersnaar
• Variabele spangewichten (50 g, 100 g, 150 g, 200 g)
• Liniaal (meetlint)
• Stroboscoop (optioneel, voor bevroren beeldanalyse)

Achtergrondinformatie

Een staande golf ontstaat door constructieve interferentie van twee golven met gelijke frequentie die in tegengestelde richting lopen. Op de uiteinden (vaste steunpunten) zijn knopen. Bij de n-de harmonische past L = n × λ/2 op de snaar: λ_n = 2L/n. De voortplantingssnelheid in de snaar hangt af van de spanning F_s en de lineaire massadichtheid μ: v = √(F_s/μ). Resonantiefrequenties: f_n = n × v/(2L).

Werkwijze

Deel A – Harmonischen bij vaste spanning

1. Stel spangewicht op 100 g. Verhoog de frequentie langzaam van 0 Hz. Noteer f₁ (grondtoon: 1 buik), f₂ (2 buiken), f₃ (3 buiken), f₄ (4 buiken).
2. Bereken λ_n = 2L/n en v_n = f_n × λ_n. Klopt v constant?

Deel B – Invloed spanning op v

1. Varieer spanning: 50 g, 100 g, 150 g, 200 g. Meet f₁ (grondtoon) bij elke spanning.
2. Bereken v = f₁ × 2L bij elke spanning. Teken v² t.o.v. F_s ― verwacht: lineair verband (v² = F_s/μ).

Meettabel Deel A (L = 1,00 m, spangewicht = 100 g)

Verwerkingsvragen

1. De grondtoon bij 100 g spanning is f₁ = 18 Hz (L = 1,00 m). Bereken v.
2. Bereken de frequentie van de vierde harmonische.
3. Verklaar waarom de voortplantingssnelheid toeneemt bij hogere spanning in de snaar.

Uitwerking

V1: v = f × λ = 18 × 2,00 = 36 m/s.

V2: f₄ = 4 × f₁ = 4 × 18 = 72 Hz.

V3: v = √(F_s/μ). Bij hogere spanning F_s is de herstelvracht op een verplaatste snaardeeltje groter, zodat het sneller terugkeert. Dit leidt tot hogere v. Dezelfde snaarlengte-deeltjesmassa (μ) blijft gelijk.

Benodigde laboratoriumapparatuur van Labvakhandel

Labvakhandel levert snaartrillers, frequentiegeneratoren, elastische snaren en stroboscopen voor staande golven-experimenten in het voortgezet onderwijs.

Bekijk het assortiment natuurkunde materiaal of neem contact op voor advies.

Meer practicumopdrachten

Ontdek alle practica in de Labvakhandel kennisbank — voor biologie, scheikunde en natuurkunde.