Tonen met een vernietigende kracht

Onderwerp: Arbeid en energie, Trilling en golf

Onderzoek naar resonantie.

Oriëntatie

Iedereen met natuurkunde in het profiel krijgt vroeg of laat het verhaal te horen van de Tacoma Narrows Bridge. Deze hangbrug werd al van meet af aan 'galopperende Gertie' genoemd vanwege haar spectaculaire golfbewegingen. Als er een wind opstak kwam de brug in eigentrilling met de wind en elke volgende windstoot liet de brug resoneren, zodat deze gevaarlijk ging golven. Vier maanden na de opening van de brug stak er een krachtige wind op met een snelheid van maar liefst 18 km/h. Het wegdek golfde zo sterk dat de brug instortte. Dit voorbeeld geeft aan dat resonantie een interessant verschijnsel is. Christiaan Huygens maakte in 1655 handig gebruik van resonantie en ontwikkelde het slingeruurwerk. Ook in het dagelijks leven kom je verschillende vormen van resonantie tegen: het geluid van een gitaar wordt door de klankkast versterkt na het aanslaan van een snaar, een kristallen glas gaat 'zingen' wanneer je met een vinger over de rand wrijft of springt zelfs kapot wanneer ze bloot worden gesteld aan hard geluid met een frequentie dat gelijk is aan hun eigenfrequentie, etc.

Probleemstelling

Bedenk zelf een onderzoeksonderwerp waarbij resonantie een belangrijke rol speelt. Muziekinstrumenten en gekoppelde slingers zijn bijvoorbeeld bekende voorbeelden. Stel je o.a. de volgende vragen: Welke verschijningsvormen zijn er zoal bij resonantie en wanneer treedt het op? Waarom wordt resonantie opgevat als een golfverschijnsel? Bij een experiment kunnen ook de eigenfrequenties onderzocht worden en daarvan de gevolgen op kwantitatief en kwalitatief niveau beschreven worden. In geval van storende resonantie (zoals de trillingen van de Tacoma Narrows Bridge) kunnen maatregelen onderzocht worden die deze resonantie voorkomen.