Sípok rezonancia-frekvenciája
Zsigó Zsolt
2003/11/10 08:00
3567 megtekintés
A cikk már legalább egy éve nem frissült, az akkor még aktuális információk lehet, hogy mára elavultak.
Hangkártyánk és a hozzá írt vobbler programunk jóvoltából megmérhetjük a hangok sebességét a sípok rezonanciájának elve alapján is. E mérés hagyományos elnevezése a Kundt-csöves módszer, mely alkalmas a hangsebesség megmérésére különböző gázokban is.

Rövid elméleti áttekintés

Mindkét végén nyitott sípok esetén a végeken kitérés duzzadóhelyek jönnek létre. Az alaphang esetén a két duzzadóhely között egy csomópont található.
Az alaphang frekvenciája:

Rezonancia azokban az esetekben jön létre, amikor a cső hossza és a gerjesztő hang hullámhossza között fennáll a következő összefüggés: ahol (n=1,2,3...). Egyik végén zárt síp esetén a zárt végen kitérés csomópont, míg a nyitott végen kitérés duzzadóhely jön létre. Így az egyik végén zárt sípban alaphang esetén negyed hullám alakul ki. Az alaphang frekvenciája

Rezonancia azokban az esetekben jön létre, amikor cső hossza, és gerjesztő hang hullámhossza között fennálla következő összefüggés
ahol (n=1,2,3,...)

Hagyományos kísérlet

A hagyományos kísérletben állóhullámokat kelthetünk pl. egy hangvillával és egy vízbe merített csővel. A csövet a vízből kiemelve bizonyos távolságoknál erős hangot hallunk. A cső nyitott vége duzzadóhely, zárt vége a vízfelület csomópont. Így az alaphang esetében a csőből kiálló rész hossza a hullámhossz negyedével egyenlő.

Számítógéppel támogatott kísérlet

Ebben az esetben a hangvillát egy a Vobbler programmal vezérelt kisméretű hangszóróval helyettesítjük. A hang erősségét a cső másik végén egy mikrofonnal mérjük. A kísérletet most egy fix hosszúságú csővel (pl. 32 cm) végezzük és a frekvenciát változtatjuk. Ha a mért jel intenzitását ábrázoljuk a frekvencia függvényében, akkor a cső rezonanciagörbéjét kapjuk eredményül.

A program letölthető itt.

Javaslat a kísérlet kivitelezésére

Egy kis méretű zsebrádióból kioperált, 3 4 cm átmérőjű hangszórót lássunk el egy olyan 3,5 mm átmérőjű, Jackdugóban végződő csatlakozóval, amely csatlakoztatható a hangkártya kimenetéhez! Állítsuk be a mixert, majd indítsuk el a Vobbler programot! Állítsuk be a vobbler frekvenciatartományát 50 4000 Hz közötti tartományba! A hangerőt néhány próbálkozással akkorára állítsuk be, hogy a legnagyobb intenzitású csúcs még éppen túlvezérlés nélkül mérhető legyen! A mérési elrendezés

Íme az eredmény:Az elméleti összefoglalóban található képlet, a cső hossza, és a kimért rezonanciafrekvencia ismeretében, meghatározhatjuk a hang terjedési sebességét. Ha a kísérletet egy olyan üvegkádban végezzük el, amelyet széndioxiddal töltünk fel, akkor meghatározhatjuk a hangsebességet ebben a gázban is.

A kapott görbét kiértékelve a következő eredményekre jutunk:

Levegőre: L=32 cm fo= 505 Hz C=505*0,64=323 m/s.

Csatlakozz hozzánk!

Ajánljuk

European Schoolnet Academy Ingyenes online tanfolyamok tanároknak
School Education Gateway Ingyenes tanfolyamok és sok más tanárok számára
ENABLE pilot Program iskoláknak a bullying ellen
eBiztonság Minősítés Minősítési rendszer oktatási intézményeknek