Rezgő húrok és légoszlopok a Physik Schülerlexikon Lernhelfer-ben
Számos hangszer húrok vagy légoszlopok rezgésével produkál hangot. A vonós hangszerek példái a gitár, hegedű, brácsa, zongora vagy hárfa. Rezgő légoszlopok találhatók pl. B. orgonákkal, klarinétokkal, szaxofonokkal, trombitákkal vagy harsonákkal.
A rezgések frekvenciája és így a kapott hang magassága többek között. a húrok vagy a légoszlopok hosszától függ.
Számos hangszer húrok vagy légoszlopok rezgésével produkál hangot. A vonós hangszerek példái a gitár, hegedű, brácsa, zongora vagy hárfa. Rezgő légoszlopok találhatók pl. B. orgonákkal, klarinétokkal, szaxofonokkal, trombitákkal vagy harsonákkal.
Rezgő húrok
Rezgő húrok segítségével a hang gitárokban és sok más hangszerben keletkezik. A hangszereknek általában több húrja van annak érdekében, hogy kedvező módon különböző magas hangokat tudjanak előállítani. Tehát z. B. egy gitár (2. kép) 6 húrral, mindegyik húr egy bizonyos frekvencián rezeg, ha a gitárt megfelelően hangolják, és az érintett húrokat nem rövidítik meg. A hegedűnek 4 húrja van, a zongorának annyi húrja van, ahány kulcs van.
Rezgő húrok esetében az általános szabály az, hogy a rezgésük frekvenciája magasabb, és az ebből eredő hangok magasabbak,
- annál nagyobb erővel feszül a húr,
- annál rövidebb,
- minél kisebb keresztmetszeti területük és
- annál kisebb az anyag sűrűsége, amelyből készült.
A rezgő húr f frekvenciájának egyenlete:
f = 1 2 l F ρ ⋅ A húr hossza F Az anyag húzóereje ρ sűrűsége A húr keresztmetszeti területe
A húrokat rezgésre ösztönözzük kopasztással, ütéssel vagy meghajlással. Műszer használatához pl. B. gitár vagy zongora hangolásához megváltoztatja a kérdéses húr feszültségét.
Ha különböző magasságú hangokat szeretne előállítani a hangszeren, vagy használja a különböző húrokat (például: zongora), vagy kézzel rövidíti a húr effektív hosszát (például: gitár, hegedű).
Rezgő levegőoszlopok
Trombitákkal, harsonákkal, furulyákkal vagy orgonákkal a hangot rezgő légoszlopok okozzák. A kapott hang frekvenciája a légoszlop hosszától és attól függ, hogy a légoszlop rezeg-e egy vagy mindkét oldalon nyitott csőben.
Általában a vibráló légoszlopokra vonatkozik, hogy minél rövidebb a légoszlop, annál nagyobb a rezgés frekvenciája, és így magasabb a hangszín.
Ha a vibráló légoszlop az egyik oldalon zárt csőben van, akkor ezt zárt csőnek vagy zárt csőnek nevezzük, akkor az f frekvenciára a következők vonatkoznak:
f = c 4 l c hangsebesség l a légoszlop hossza
Az alaptónus légoszlopának hossza a hanghullámok hullámhosszának egynegyede.
Ha a csőben mindkét oldalon nyitott egy rezgő légoszlop, akkor ezt az elrendezést nyitott csőnek nevezzük, akkor az f frekvenciára a következők vonatkoznak:
f = c 2 l c hangsebesség l a légoszlop hossza
Az alaptónus légoszlopának hossza a hanghullámok hullámhosszának fele. Ez azt jelenti: Ha egy zárt és nyitott cső azonos hosszúságú, akkor a frekvenciájuk 1: 2.
Csökkentheti a nyitott cső magasságát a hossz növelésével - a leghosszabb orgonacsövek adják a legalacsonyabb hangokat. A nyitott cső magassága csökkenthető a cső felső nyílásának részleges lefedésével is. Ezt a technikát használják orgonapipák hangolásakor.
A hangsebesség meghatározása
A levegőben lévő hang sebessége a v = s/t egyenlet segítségével meghatározható a hang bizonyos idő alatt megtett távolságának mérésével.
Egy másik lehetőség az, hogy levegőoszlopot rezegtetünk. Hangszóróval ellátott hangfrekvencia-generátor helyett gerjesztéshez villát is lehet használni. Csak az a fontos, hogy ismerjük a légoszlop rezgésének frekvenciáját. A hangforrást közvetlenül a cső teteje felett kell elhelyezni.
A mindkét oldalon nyitott üvegcső vízben van. A rezgő légoszlop hossza megváltoztatható a cső felemelésével vagy süllyesztésével. Az elrendezés megfelel a zárt cső elrendezésének.
A hangforrás által kibocsátott hang eléri a víz felszínét, és ott tükröződik. Állandó hullám képződik a légoszlop bizonyos hosszában. Ezután a cső felső végén van egy antinód. A vázolt esetekben a hallható hang különösen hangos. Pontosan ez az eset, amikor a légoszlop hossza
1 4 λ, 3 4 λ, 5 4 λ stb. (általában: l = 2 n + 1 4 λ) .
A hullámhossz két mérés alapján határozható meg. Ha ismeri a hullámhosszat és a gerjesztési frekvenciát, akkor a v = λ ⋅ f egyenlettel kiszámíthatja a hangsebességet a levegőben. Ha z-t használ. B. egy 1000 Hz frekvenciájú hangforrás, majd a légoszlop hossza az 1. maximum 8,0 cm-nél és a 2. maximum 25,5 cm-nél. Következésképpen a hullámhossz fele
25,5 cm - 8,0 cm = 17,5 cm
és így a hullámhossz 35,0 cm. Ez a hang sebességét eredményezi a levegőben:
v = λ ⋅ f v = 0,35 m ⋅ 1 000 Hz v = 350 m s