Het Windorgel - De Trillende Staaf

Thema

Trillingen, resonanties

Waar gaat het over?

Iedereen kent ze wel: die vriendelijk klinkende pijpjes (of staafjes) van verschillende lengte met verschillende tonen, bengelend in de wind. Hoe komen ze aan hun verschillende tonen? Wat is de natuurkunde erachter? Kan je dat onderzoeken? Of kan je misschien zelf zo'n windorgel maken? Het principe is gelijk aan hoe een toon in een orgelpijp ontstaat: een luchttrilling veroorzaakt onder in de pijp verplaatst zich met de geluidssnelheid door de pijp, wordt weerkaatst aan het uiteinde. Slechts bepaalde frequenties (of golflengten) kunnen in de pijp met een zekere lengte l bestaan als staande golven (de resonantie-frequenties). Deze hoor je. Het verband tussen frequentie en golflengte is: f = v/$\lambda$, waarbij v de geluidssnelheid is. In een pijpje van het windorgel verplaatst de trilling zich niet door de lucht maar door het metaal (of hout) van het pijpje. De snelheid van de trilling in het materiaal is hier anders dan de geluidssnelheid. Elk pijpje heeft een andere lengte (net als de pijpen van het orgel) en heeft zijn eigen toon.

• Als je dit verschijnsel gaat onderzoeken, zul je een belangrijk verschil vinden met het orgel. Een leuke mogelijkheid voor dit onderzoek is om dit te koppelen met het maken van je eigen windorgel. Welke tonen wil je horen, en wat voor pijpjes/staafjes moet je daar voor nemen?

Waar vind ik informatie?

In je eigen schoolboek bij geluid, trillingen en resonantie 'A student project into wind chimes', The Pysics Teacher 36, april 1998

Aard van het onderzoek

$Apparatuur:$windorgel gekocht of zelfgemaakt, microfoon, versterker, frequentie-analysator (bv. Coach, zie www.cma-science.nl )

$Experimenteel:$niet te moeilijk

$Theorie:$lastig

Ondersteuning

Studenten en medewerkers van de afdeling Natuurkunde en Sterrenkunde willen je graag helpen bij het opzetten en uitvoeren van een experiment. Op die manier kun je onder deskundige begeleiding op de universiteit je grenzen verkennen. Hoe je dit kunt voorbereiden vind je onder het kopje Wat verwachten we van je? Wil je het onderzoek op de VU uitvoeren, of wil je extra informatie, vul dan het aanmeldingsformulier in. De VU neemt dan spoedig contact met je op.

Bekijk ook eens hun webstek: de Vrije Universiteit Amsterdam