Kísérletek hangvillával

2016. június 30. - Heti Kísérlet

A villa szóról legtöbbünknek az evőeszköz jut eszébe, vagy esetleg a drágább házak. 
Ma megnézünk egy az előbbihez nagyon hasonlatos eszközt, amelyet kísérleteknél (nekem személyes kedvencem), illetve hangszerek hangolásánál szokás használni. Ez pedig nem más, mint a hangvilla. 

cx1025510.jpg

A hangvilla egy brit zenész, John Shore találmánya. 
Fontos jellemzője, hogy nagyon tiszta hangot tud kiadni, viszont csak egy adott frekvencián, az úgynevezett főrezgésen. Ez teszi alkalmassá hangszerek hangolására is. 
Fizikában viszont a hullámok és a rezgések nagyon jó szemléltetőeszköze. A hangvilla frekvenciája egy egyszerű számítással határozható meg:

2016-06-30.png

A képletben E a rugalmassági modulus, a négyzet keresztmetszetű hangvilla esetén a négyzet oldalhossza, henger alakú esetén a kör sugara, ρ pedig a villa anyagának sűrűsége. Ez az érték leggyakrabban 440 Hz, a zenei A alaphang, mert ez az elfogadott hangszerek hangolásához. 
Miután meghallgattuk milyen hang tartozik a hangvillánk frekvenciájához, nézzünk meg egy pár kísérlete:

 1. Bizonyítsuk be hogy rezeg

Mivel a villa rezgése nem látható, ezért ezt a legegyszerűbben szemléltetni egy pohár vízzel lehet.  
Hozzuk rezgésbe a villát, majd óvatosan mártsuk bele egy pohár vízbe. 
Azt tapasztaljuk, hogy a víz kifröcsög. 

2. Rezonancia

Ehhez szükségünk lesz két azonos frekvenciájú rezonátorral rendelkező hangvillára és egy felfüggesztett pingpong labdára.
Fordítsunk egymással szembe, kis távolságra egymástól a két rezonátor nyílását. Helyezzük el az egyik villa mellett a pingpong labdát. Rezgésbe hozva a másik villát azt tapasztaljuk, hogy a pingpong labda lengésbe jön. Ez a rezonancia jelensége, vagy más néven kényszerrezgésé, amely azonos frekvenciájú anyagok között jön létre.

 3. Hangsebesség mérése

A hangsebesség meghatározásának egy nagyon egyszerű módszere a rezonancia használata. 
Ehhez szükségünk lesz egy nagy edény vízre, egy üvegcsőre és a hangvillára.
Helyezzük a csövet a vízbe, majd hozzuk rezgésbe a hangvillát. A villát a cső szájához helyezve, majd a cső magasságát változtat keressük meg hol rezonál. Ez ott fog megtörténni ahol a cső hossza és a hang hullámhossza megegyezik. A hullámhossz és a villa frekvenciájának szorzata pedig megadja a hangsebességet. 

4. A rezgés természetének vizsgálata

Ehhez szükségünk lesz egy apró tükörre, ragasztóra és egy lézerre. 
Ragasszuk a tükröt a hangvilla egyik szárának végére, majd hozzuk rezgésbe. Megvilágítva a tükröt a lézerrel, a képe egy szinusz görbét fog kirajzolni. Tehát harmonikus rezgés.

Két hangvilla segítségével Lissajous görbék is előállíthtunk. Ehhez ragasszunk a másik villára is egy tükröt. ezt a villát forgassuk el 90 fokkal és állítsuk be a fény útjába. Hozzuk rezgésbe mindkét is villát és figyeljuk meg a létrejött görbét.

A kísérletek az alábbi videón is megtekinthetők. 

 

Sok sikert és jó szórakozást!

Felhasznált eszközök:

 

Huttman Balázs

e-mail: fizika@stiefel.hu
Tel.: (1) 415-2010

A bejegyzés trackback címe:

https://hetikiserlet.blog.hu/api/trackback/id/tr158855566

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

Nincsenek hozzászólások.