單擺運動之聲學都卜勒效應的驗證
何致寬
李英德
逢甲大學 國際科技與管理學院
kevin31508@gmail.com
「領域：力學」
「領域：實驗方法與技能」
「領域：聲波」
「對象：高中」
「對象：大一」
「類型一：教案」
「類型二：實驗-學生成果」
「類型二：實驗–實驗室實驗」
「類型二：實驗–演示實驗」
「領域：實驗方法與技能」
「領域：聲波」
「對象：高中」
「對象：大一」
「類型一：教案」
「類型二：實驗-學生成果」
「類型二：實驗–實驗室實驗」
「類型二：實驗–演示實驗」
摘要內容
推導了符合單擺運動的non-collinear都卜勒理論公式，且起始角度不侷限於簡諧運動的小角度，另可隨意設定 h 數值。
分析了前五個週期的聲頻實驗數據，且探究了h = 5,10,15公分三種狀況。
利用Tracker記錄因能量損耗造成的隨時間變小之兩靜止端的單擺角度；也發現在實驗誤差範圍內，可假設兩相鄰紀錄點之間的能量維持守恆。
發現所有前五個週期，以及三種 h 狀況的聲頻實驗變化趨勢都非常契合利用前述理論和MATLAB之單擺ODE求解所繪出的理論變化趨勢。
由於此實驗能輕易在家操作，具備清楚的物理理論推導，又應用了許多專業分析軟體(MATLAB、Tracker、威力導演)和能發出單頻聲音和分析音頻的手機APPs，我們相信它很適合做為疫情期間極為需要的大一物理『線上』實驗教學設計的項目之一。
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