Corzi vibrante și coloane de aer în Physik Schülerlexikon Lernhelfer
Un număr de instrumente muzicale produc sunet făcând să vibreze corzile sau coloanele de aer. Exemple de instrumente cu coarde sunt chitara, vioara, vioara, pianele sau harpele. Coloane de aer vibrante pot fi găsite de ex. B. cu organe, clarinete, saxofoane, trompete sau tromboni.
Frecvența vibrațiilor și, astfel, tonul sunetului rezultat este u. A. depinde de lungimea corzilor sau a coloanelor de aer.
Un număr de instrumente muzicale generează sunet făcând să vibreze corzi sau coloane de aer. Exemple de instrumente cu coarde sunt chitara, vioara, vioara, pianele sau harpa. Coloane de aer vibrante pot fi găsite de ex. B. cu organe, clarinete, saxofoane, trompete sau tromboni.
Corzi vibrante
Cu ajutorul corzilor vibrante, sunetul este generat în chitare și multe alte instrumente. Instrumentele au de obicei mai multe corzi pentru a putea genera diferite tonuri înalte într-o manieră favorabilă. Deci z. B. o chitară (Fig. 2) pe 6 corzi, fiecare dintre corzi vibrează la o anumită frecvență dacă chitara este acordată corect și corzile în cauză nu sunt scurtate. O vioară are 4 corzi, un pian are tot atâtea corzi câte taste.
Pentru șirurile vibrante, regula generală este că frecvența vibrațiilor lor este mai mare și tonurile rezultate sunt mai mari,
- cu atât este mai mare forța cu care este tensionată coarda,
- cu atât este mai scurtă,
- cu cât suprafața lor transversală este mai mică și
- cu atât este mai mică densitatea substanței din care este făcută.
Ecuația pentru frecvența f a unui șir vibrant este:
f = 1 2 l F ρ ⋅ A l lungimea șirului F forța de tensiune ρ densitatea materialului șirul este format dintr-o secțiune transversală a șirului
Corzile sunt stimulate să vibreze prin smulgere, lovire sau închinare. Pentru a utiliza un instrument, de ex. B. pentru a acorda o chitară sau un pian, schimbați tensiunea corzii în cauză.
Dacă doriți să produceți diferite note înalte pe instrument, fie folosiți diferite corzi (exemplu: pian), fie scurtați cu mâna lungimea efectivă a unei coarde (exemple: chitară, vioară).
Coloane de aer care se leagănă
Cu trompete, tromboni, flauturi sau organe, sunetul este cauzat de coloane de aer vibrante. Frecvența sunetului rezultat depinde de lungimea coloanei de aer și de faptul dacă coloana de aer vibrează într-un tub deschis pe una sau pe ambele părți.
În general, se aplică coloanelor de aer care vibrează, cu cât coloana de aer este mai scurtă, cu atât este mai mare frecvența vibrației și, astfel, cu atât tonul este mai mare.
Dacă coloana de aer vibrantă se află într-un tub închis pe o parte, care se numește țeavă închisă sau țeavă închisă, atunci următoarele se aplică frecvenței f:
f = c 4 l c viteza sunetului l lungimea coloanei de aer
Lungimea coloanei de aer pentru tonul fundamental este un sfert din lungimea de undă a undelor sonore.
Dacă există o coloană de aer vibrantă într-o conductă care este deschisă pe ambele părți, un astfel de aranjament se numește conductă deschisă, atunci se aplică următoarele pentru frecvența f:
f = c 2 l c viteza sunetului l lungimea coloanei de aer
Lungimea coloanei de aer pentru tonul fundamental este jumătate din lungimea de undă a undelor sonore. Asta înseamnă: dacă o conductă închisă și o conductă deschisă au aceeași lungime, frecvențele lor sunt ca 1: 2.
Puteți micșora înălțimea unei țevi deschise mărind lungimea - cele mai lungi conducte de organ produc cele mai mici note. Pasul unei conducte deschise poate fi, de asemenea, redus prin acoperirea parțială a deschiderii superioare a conductei. Aceasta este o tehnică utilizată pentru reglarea conductelor de organe.
Determinarea vitezei sunetului
Viteza sunetului în aer poate fi determinată folosind ecuația v = s/t măsurând distanța pe care o parcurge sunetul într-un anumit timp.
O altă posibilitate este de a face să vibreze o coloană de aer. În loc de un generator de frecvență de ton cu difuzor, un diapazon poate fi, de asemenea, utilizat pentru excitație. Este important doar să cunoașteți frecvența cu care coloana de aer este excitată să vibreze. Sursa de sunet trebuie plasată direct deasupra vârfului conductei.
Tubul de sticlă, care este deschis de ambele părți, se află în apă. Lungimea coloanei de aer care vibrează poate fi modificată prin ridicarea sau coborârea conductei. Aranjamentul corespunde cu cel al unei conducte închise.
Sunetul emis de sursa sonoră atinge suprafața apei și este reflectat acolo. O undă staționară se formează la o anumită lungime a coloanei de aer. Apoi, există un antinod în partea superioară a tubului. În cazurile subliniate, tonul pe care îl auziți este deosebit de puternic. Este exact cazul în care coloana de aer are o lungime de
1 4 λ, 3 4 λ, 5 4 λ etc. (în general: l = 2 n + 1 4 λ) .
Lungimea de undă poate fi determinată din două măsurători. Dacă cunoașteți lungimea de undă și frecvența de excitație, puteți calcula viteza sunetului în aer cu ecuația v = λ ⋅ f. Dacă utilizați z. B. o sursă de sunet cu o frecvență de 1000 Hz, apoi lungimea coloanei de aer la 1 maxim 8,0 cm și la 2 maxim 25,5 cm. În consecință, este jumătate din lungimea de undă
25,5 cm - 8,0 cm = 17,5 cm
și astfel lungimea de undă 35,0 cm. Acest lucru duce la viteza sunetului în aer:
v = λ ⋅ f v = 0,35 m ⋅ 1.000 Hz v = 350 m s