Welcome
Det är allmänt känt att man kan få en ton när man blåser över en öppen flaska, och det har inget med stående vågor eller dylikt att göra. Tonen är alldeles för låg för det (våglängden alldeles för lång). Istället beror det på svängning av en massa på en fjäder. Det är massan av luften i flaskhalsen som ger trögheten. Fjädringen ges av lufttrycket i flaskan. Ett sådant system kallas Helmholtz-resonator.
Hemlaborationen går ut på att använda sin dator eller smartphone och (nästan) gratis program för att göra experiment med resonanser i flaskor eller andra kaviteter. Jag ger först några data som jag själv tagit. Börja med att ta reda på uttryck för resonansfrekvensen. Jämför med svängningsfrekvensen för rundkolven nedan.
På datorn ser man signalen från en mikrofon som hänger i rundkolven, när man slår med en tavelsudd mot kolvens botten. Ljudet låter så här (kanske bättre med hörlurar):
Man kan bestämma frekvensen genom att räkna tiden för ett antal perioder. Det finns mobilappar för sådant. För datorn är gratisprogrammet Audacity kraftfullt; se YouTube video.
En annan metod är genom att räkna ut signalens frekvensspektrum med hjälp av Fouriertransformation. Även där finns mobilappar. I Audacity finns det under “analyze”-menyn. Här ett exempel med samma ljud som ovan:
Förberedelseuppgift
Jämför rundkolvens resonansfrekvens med det teoretiska värdet. Kolvens volym var 1 liter. Halsen var 100 mm lång och dess inre diameter var 26 mm.
Hemlaborationen
Bestäm på något sätt Helmholtzresonansen av till exempel en flaska. Uppskatta också ett teoretiskt värde. Undersök hur resonansen beror på kavitetens fria volym.
Vidare undersökningar
Man skulle kunna bestämma resonatorns Q-värde ur dämpningen och ur resonansen bredd och jämföra dessa mätningar med varandra. Man skulle kunna utforska effekt av temperatur eller av gasens sammansättning. Man skulle kunna undersöka resonatorerna som finns i medeltida kyrkor. Man kan utforska sin lergök (okarina).