Dag Eva,

de klankkast van zo'n stemvork is een halfopen buis, net als een orgelpijp, of een bierflesje waar je overheen blaast.  

De luchtkolom in die buis moet resoneren met de stemvork, m.a.w. bij de frequentie van de stemvork moet er een staande golf in die luchtkolom ontstaan. 


_{(afbeelding bewerkt van http://archive.cnx.org/contents/e4c1bfff-3e91-4254-a5f7-0e4582a0541f@4/sound-interference-and-resonance-standing-waves-in-air-columns)}


Gaan er zo lichtjes branden? 

Groet, Jan

 timbre klankkleur toppertje

Hoi Jan,

Bedankt voor de reactie.
Ik denk dat het nu wel duidelijk begint te worden. Klopt het
dat wanneer je de klankkast groter maakt je dan bijvoorbeeld in plaats
van de grondtoon de boventoon vormt?

groet, Eva

dag Eva,

Boventoon van de stemvork of van de klankkast? 

Een stemvork van 440 Hz zou je ook een klankkast met een grondtoon van 880 Hz kunnen laten "aanduwen" vermoed ik (ik weet niet zeker of dat zou lukken). Denk aan het voorbeeld van jij met je kleine broertje in de speeltuin, broertje op de schommel; dan geef jij hem niet elke keer dat hij op je afkomt een duwtje, maar elke tweede keer. Zijn schommelfreqentie is dan het dubbele van jouw duwfrequentie.

Een boventoon heeft een hogere frequentie.
Zou je daarvoor een langere of een kortere klankkast gebruiken?

groet, Jan

Hoi Jan,

Bij een hogere frequentie zou ik denk ik eeen langere klankkast gebruiken. Er zijn namelijk meer trillingen per seconde. Ik denk alleen dat mijn vorige redenering niet klopte. Dat wanneer je dezelfde stemvork hebt, maar de klankkast verlengt je in plaats van een grondtoon een boventoon uit de klankkast krijgt..

Eén van de opdrachten was namelijk dat je de klankkast gaat verlengen doormiddel van een stukje karton. De vraag was dan hoelang het stukje karton moest zijn voordat het weer een versterkend effect zou hebben.  Stel je hebt een stemvork van 440 HZ. De geluidssnelheid door lucht is (kamertemperatuur): 343 m/s. Golflengte = v/f = 343/440 = 0,780 m. Staande golf: open, dicht: l= (2n-1) x 1/4 golflengte.
Klopt het dan dat het stukje karton: 0,780 x 1/4 = 0,195 m lang moet zijn voor een versterkend effect?

Zie je de tegenspraak in bovenstaande? 

niet dus. Één en dezelfde klankkast heeft een grondtoon en meerdere boventonen. De grondtoon overheerst in amplitude en hoor je dus goed, de rest is altijd veel zwakker en hoor je nauwelijks. Alleen door de klankkast bewust aan te spreken (bijv met een luidspreker) op een van zijn boventonen zal hij hoorbaar op die boventoon (zonder grondtoon dus) gaan resoneren.

nee :( 

zoals je in mijn tekening eerder zag krijg je een staande golf in een buis, maar altijd met een (snelheids-)buik aan het open uiteinde.

door er 19,5 cm aan te plakken komt het open uiteinde bij een knoop van je gewenste golf terecht. En dus geen staande golf en dus geen resonantie...



Althans niet op 440 Hz. Wie weet gaat hij wél op 220 Hz resoneren, zoals ik eerder zei te vermoeden dat mogelijk zou moeten zijn (schommel-analogie), maar nogmaals, dat weet ik niet zeker. 

Ik ben benieuwd. Ga je dat in een practicum proberen? Houd er dan rekening mee dat in het echt de buik van de staande golf een klein eindje buiten de buis uitsteekt. Je (correct berekende) verlenging zou dus een centimetertje korter kunnen uitpakken in de praktijk. Maak je kartonnen verlenging dus liefst een beetje schuifbaar. 

Maar voor 440 Hz gaat 19,5 cm verlenging hem dus niet worden. Hoeveel wél? 

Groet, Jan

Hoi Jan,

Hmm, klinkt logich inderdaad. Maar klopt het dan; dat wanneer je er 0,780x0,5=0,390 m is 39 cm aanvast plakt je wèl die versterking krijgt?

yep.

Super, bedankt voor de hulp!!
Als ik meer vragen krijg weet ik het forum te vinden ;)

Hallo,

Ik heb toch nog een probleempje, waar ik zelf niet uit kom. Hoe de resonantie binnen de klankkast nou precies op gang komt. Na wat filmpjes te hebben gekeken kwam ik op de volgende defenitie van resonantie.

Resonantie; Interferentie (samenvoeging; versterken + verzwakken)  van golven die door de trillingsbron worden uitgezonden (stemvork) met teruggekaatste golven -> staande golven in het medium (lucht)

Maar eerdere defentities van resonantie die ik had gelezen zeiden allemaal: 'Waneer de gedwongen frequentie gelijk is aan de eigenfrequentie treedt er resonantie op.''

Nu lijkt mij de eerste defenitie logischer, maar ik snap nog niet helemaal waarom.Nog even antwoord hierop. Dat was wel de bedoeling, toen kwamen we er echter niet uit. Dus nu er even goed in verdiepen. 

Beide zijn goed.

De tweede is algemener: 

Als de (dwingende) frequentie van de stemvork  gelijk is aan de eigenfrequentie van de luchtkolom treedt resonantie op.  

Als de (dwingende) frequentie van de duwer gelijk is aan de eigenfrequentie van de schommelaar treedt resonantie op.

de eerste legt eigenlijk meer uit hoe een staande golf tot stand komt: 



een heengaande rode en terugkomende blauwe golf resulteren in een staande zwarte golf: en die is het optelsommetje van de rode + blauwe. 

groet, Jan

Bedankt!

Hoi!

Bij het experiment hebben we de toon van een stemvork met en zonder klankkast vergeleken. We hadden dit als vergelijking:
- zonder klankkast: harde, hoge toon die snel uitdooft.
- met klankkast: lagere maar langer durende toon

Nou leek mij dit in theorie niet helemaal juist. Aangezien de bedoeling van de klankkast is om de toon te versterken.. En wij zonder klankkast juist die harde toon hadden. 

Verder hebben we ook de tijdsduur van de trillingen met elkaar vergeleken. Dit hebben we met twee verschillende klankkasten en stemvorken gedaan. We kregen hierbij opvallende resultaten. De eerste klankkast gaf het effect dat de toon langer duurde dan zonder, terwijl de tweede juist langer duurde zonder klankkast. Als het goed is hebben we de bijbehorende klankkast gebruikt, maar dat kan toch ook niet kloppen in theorie? Mij lijkt het dat de toon korter duurt, maar wel harder is. Kan iemand mij hier mee helpen..

dat rode lijkt mij het gekste, want een klankkast mag de toon niet veranderen. Die kán dat ook niet, want die kan alleen maar resoneren met de toon zelf.

Ik denk ook niet dat je dát (lagere toon met klankkast) hoorde; wat je mogelijk wél hoorde was een andere "klankkleur" oftewel "timbre". Google daar eens mee?

Of een toon langer of korter duurt hangt af van de mate waarin de trilling uitdooft. Zowel klem zitten in een klankkast, of klem tussen je vingers, kan energie absorberen, de trilling dempen zogezegd. Ik vermoed haast dat je op een of andere manier de ene onbedoeld beter dempte dan de andere. 

Een goede klankkast gebruikt dus wel energie, maar geeft ook een deel ervan weer terug aan de stemvork. Dat kun je met een proefje uitproberen als je twee identieke stemvorken hebt (gelijke frequentie)



^{http://www.slideshare.net/stanbridge/sci-1010-chapter-6}

Als je de eerste aanslaat gaat de tweede meetrillen . Zet je eerste stil en de tweede blijft trillen.
Dus de trillende luchtkolom in een klankkast helpt ook zijn stemvork mee te blijven trillen.

Of een trilling het mét klankkast korter uithoudt is een goede vraag:
Enerzijds, een harder geluid vraagt meer energie, en het tikje tegen de stemvork gaf maar een bepaalde hoeveelheid energie.
Anderzijds, je hoort een stemvork alleen in het begin goed, en dat zwakt snel af hoewel de vork nog doortrilt. Een klankkast kan ook die zwakke trilling nog goed hoorbaar maken, zodat de tijd dat je "plezier hebt" van je toon uiteindelijk misschien niet eens zo gek veel verschilt. Nooit op gelet eigenlijk..... 

Hoe dan ook, zoals altijd in de natuurkunde: voordat je conclusies kunt trekken, véééél meer proefjes doen. Hoe vaak heb je je experiment........ herhaald? En heb je andere (en vaak betrouwbaardere) waarnemingsapparatuur gebruikt dan je eigen oren? Want onze zintuigen, of misschien beter, onze hersenen, foppen ons aan alle kanten. 

Groet, Jan

Hoi Jan,

Bedankt voor de antwoorden.
De proef hebben we eerlijk gezegd maar 1x herhaald, niet zo vaak dus. En ook niet genoeg om goede conclusies te trekken met de gevonden resultaten. Qua waarnemingsapperatuur hadden we alleen onze oren ter beschikking, dus daar moesten we het dan ook maar mee doen. Dat zal waarschijnlijk ook veel invloed hebben gehad op onze resultaten. 

In zo'n geval rapporteer je netjes en eerlijk ** je waarnemingen, noteert erbij dat dit anders is dan je verwacht (liefst ook waarom) en doet suggesties om dit deel van het experiment te verbeteren.

**Denk erom dat je NOOIT in een onderzoek (en practica zijn oefeningen voor onderzoek) je waarnemingen of metingen gaat zitten oppoetsen, of onwelgevallige waarnemingen weglaat. Dat is een wetenschappelijke doodzonde. Fouten maken mag, fouten verdoezelen absoluut niet. 

Hallo!

Nog een allerlaatste vraag...



Hierboven een afbeelding van luchtdruk in een klankkast. Bij de knoop zie je heel veel bolletjes een hoge luchtdruk dus. Geluidsgolven zijn drukgolven; verdichtingen en verdunningen van lucht veroorzaken lokale drukverschillen.

Op internet kom ik verschillende keren tegen dat bij verdichtingen (hoge luchtdruk) er een grotere amplitude is, een buik dus. In het practicum voorschrift staat echter dat bij een grotere luchtdruk; verdichting er een knoop is, omdat de zwarte bolletjes (lucht) dan minder goed kunnen bewegen. Dit zou je ook uit de afbeelding kunnen afleiden. 

Ik hoop dat iemand kan uitleggen welke van de twee beweringen klopt..

dag Eva,

"buiken" en "knopen" zijn er in twee soorten:
- snelheidsbuiken en -knopen
- drukbuiken en -knopen

Meestal worden die eerste (snelheids-...) weergegeven, omdat we eigenlijk zonder nadenken iets dergelijks doen bij weergave van golven op een snaar: Op plaatsen waar niks heen en weer beweegt is er een knoop: net als in je afbeelding hierboven kan

• Aan het dichte eind van de buis zal de (gemiddelde**) snelheid van de gasmoleculen nauwelijks variëren in de tijd: een knoop dus. 
• Aan het open uiteinde kunnen ze er met grote snelheid uit- en weer in schieten: grote variatie in gemeten toestand. 

Maar drukweergaven komen ook voor. Soms is dát logischer, zoals om de verschijnselen rond een Rubens' tube te verklaren:







^{https://www.che.utah.edu/outreach/module}

Let in de tijddynamische grafiek hierboven op de verticale as: druk. De zwarte golf is de resulterende, staande golf in druk. Drukbuikenn blijken overeen te komen met de "bulten" in vlamhoogte. 

Hier is het dus handiger in drukbuiken en -knopen te denken. 

• Aan het dichte eind van de buis zal de druk sterk variëren in de tijd: moleculen schieten er massaal op af en stuiteren er weer van terug: een buik dus. 
• Aan het open uiteinde kunnen ze er met grote snelheid uit- en weer in schieten; een drukverschil ontstaat dus nauwelijks, aan het open einde is de druk nagenoeg gelijk aan de buitendruk en dus constant: een knoop.

Beide weergaven naast elkaar:




^{http://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/StandingWaves/StandingWaves.html}

of, geänimeerd onder elkaar:



^{http://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/StandingWaves/StandingWaves.html}


Opgelost?

groet, Jan

Komt dat er dan op neer dat wanneer je een snelheidsbuik hebt de luchtmoleculen goed kunnen bewegen, en er dus weinig van zijn dus je een drukknoop hebt. En dat je bij een snelheidsknoop veel luchtmoleculen hebt en je dus juist een drukbuik hebt?
En zegt de drukbuik/knoop dan iets over het geluidsniveau?
En zeggen snelheidsbuiken dan ook iets?

En als je het over geluidsgolven hebt (longitudinale golf) dan heb je het over verdikkingen en verdunningen. Dan kijk je dus wèl naar de drukbuiken en knopen?

Je kijkt niet goed naar die animaties, of je zit veel te moeilijk te denken: met aantallen moleculen valt weinig te verklaren. 

Als van twee kanten moleculen naar één punt bewegen (en vervolgens er weer vandaan) ontstaat op dat punt afwisselend hoge en lage druk en dus een drukbuik. Op het punt zelf staan moleculen echter gemiddeld stil (de rest komt op ze af van alle kanten) en op datzelfde punt is er dus een snelheidsknoop. 
Merk op in de laatste animatie in mijn voorgaande bericht dat de snelheids- en drukgrafiek in fase ¼ verschoven zijn t.o.v. elkaar. Omdat grotere drukverschillen vanzelf tot hogere snelheden leiden (en vice versa) zijn de hoogtes van beide golven (de "buiken") aan de amplitude -en dus het geluidsniveau- te relateren. 

Weer denk je te moeilijk. Een verdichting van moleculen betekent uit de aard der zaken een hogere druk. Als JIJ naar verdichtingen en verdunningen kijkt betekent dat DUS dat JIJ kennelijk let op plaatsen met meer of minder druk. Meer niet. Waar die dichtheid sterk varieert,  varieert per definitie de druk sterk. Duhh..... Maar bij geluidsgolven kan ik net zo goed naar snelheden kijken

Vraag is wat je van plan bent met je waarnemingen te gaan doen. 

Je hebt te maken met een longitudinale golf. Die kun je weergeven als een harmonische variatie van druk tegen afstand, of als een harmonische variatie van snelheid tegen afstand. In beide gevallen komt je grafiek eruit te zien als een transversale golf, waarmee makkelijk te werken valt om golflengtes e.d. te bepalen. Afhankelijk van het doel van je onderzoek is de keus aan jou om met druk of met snelheid te werken. Wel even erbij vermelden uiteraard. 

Groet, Jan

Ik denk dat ik hem snap. Inderdaad iets te moeilijk gedacht, maar bedankt voor de verheldering!

Waarom wordt hier keer 0,5 gedaan?

dag daniëlle,

er is daar sprake van een golflengte van 0,78 m.
resonantie treedt op indien er een kwart golf in de  buis past, driekwart golf, eeneneenkwartgolf etc
dus steeds na een halve golflengte verlenging van die buis treedt er weer resonatie op.

groet, jan

Hoi Jan,
Oké, ik snap het!
Voor school ben ik samen met iemand een soort harp aan het maken met een klankkast. Nu willen wij voor elke snaar een een verschillend vakje in de klankkast maken zodat de toon optimaal versterkt wordt. Nu hebben wij moeite met het berekenen van hoe groot de klankkast moet worden, kunt u ons helpen?
groet, Danielle 

dag Daniëlle,

ik ben geen instrumentbouwer. Maar reken eens uit hoe groot je buis"jes"zouden moeten zijn voor lagere tonen, en vraag jezelf eens af of dat dan nog practisch is? Of is het zomaar een modelletje met een paar snaren?

groet, Jan