REZONANS Z KAMERTONAMI

Cztery kamertony o różnych częstotliwościach drgań (256 Hz, 320,3 Hz, 383,8 Hz, 512,8 Hz) ustawiamy równolegle. Na statywie zawieszamy na niciach różnokolorowe piłeczki ping-pongowe,  tak aby dotykały kamertonów. W odległości około 45 cm ustawiamy głośnik, który łączymy poprzez wzmacniacz z generatorem o częstotliwości regulowanej z dokładnością 0,1 Hz. Ustawiając częstotliwość generatora na częstotliwość drgań własnych jednego z kamertonów obserwujemy, że piłeczka odskakuje od kamertonu. Przestrajając generator możemy dopasować częstotliwości drgań do częstotliwości każdego z kamertonów, czyli obserwować zjawisko rezonansu akustycznego.

zobacz film

Rezonans akustyczny

Rozchodząca się w powietrzu fala dźwiękowa, trafiając na powierzchnię jakiegoś ciała i wywierając na nią, wskutek drgań cząsteczek powietrza, okresowo zmienne ciśnienie, wprawia to ciało w ruch drgający. W przypadku, gdy częstotliwość drgań wymuszonych jest równa częstotliwości drgań własnych ciała, natężenie drgań wzbudzonych znacznie wzrasta. Zjawisko to nazywamy rezonansem akustycznym.

Jeżeli dysponujemy prawidłowo nastrojoną gitarą, to pokazanie zjawiska rezonansu akustycznego jest bardzo łatwe. Wystarczy przycisnąć 6-tą strunę (najgrubszą) na piątym progu i pobudzić ją do drgań. Bez trudu daje się zauważyć, że do drgań pobudzi się także struna 5-ta (oczywiście, jeśli nic nie blokuje jej drgań). Ciekawe w zjawisku rezonansu jest to, że tylko ta jedna struna jest pobudzana w tym przypadku (pozostałe 4 struny gitary nie drgają). Jeśli chcemy za pomocą drgań 6-tej struny pobudzić do drgań strunę 4-tą, to należałoby 6-tą strunę przycisnąć na progu 9-tym.

Zjawisko rezonansu zachodzi wtedy gdy częstotliwości drgań są do siebie dopasowane. Przy prawidłowo nastrojonej gitarze struna 6-ta przyciśnięta na 5-tym progu ma taką samą częstotliwość drgań tonu podstawowego (najważniejszego w tym przypadku), jak nie przyciśnięta struna 5-ta. Dlatego zachodzi przekazanie energii drgań od jednej struny do drugiej.

Gdy częstotliwości nie są do siebie dopasowane (jak to jest w przypadku pozostałych strun), to przekazywanie energii zachodzi znacznie słabiej (najczęściej tak słabo, że jest niezauważalne).

Warunek, przy którym zachodzi rezonans polega na tym, że częstotliwość drgań swobodnych elementu pobudzanego ma się równać częstotliwości drgań swobodnych elementu wymuszającego, czyli ma zachodzić maksymalne przekazywanie energii drgań od elementu wymuszającego drgania, do elementu pobudzanego do drgań. Drobne niedopasowania tych częstotliwości nie niszczą całkowicie rezonansu. Jednak im bliższe sobie są te częstotliwości, tym skuteczniej przekazywana jest energia drgań.