Ljudvågor som spräcker glas
Årskurs: 4-6, 7-9, Gymnasiet
Ämnesområde: Energi, Ljus och ljud, Våglära och optik
Ljudvågor kan överföra energi genom luften. I försöket får ett vinglas sätta ett annat i rörelse utan att de rör vid varandra. Glasen måste ha samma ton, de ska alltså låta likadant när man knäpper på dem, om försöket ska fungera.
Vad händer?
Genom att gnida med fingret runt kanten på ett av glaset kan vi få fram en ton. Om ljudet träffar ett annat glas i närheten med samma naturliga ton börjar det också vibrera, det kommer i resonans.
Vi använder ett gem för att kunna upptäcka om glaset vibrerar. Om ljudet som träffar glaset har samma frekvens som glasets resonansfrekvens börjar det vibrera, annars inte.
Häll i vatten
Glasen har inte riktigt samma ton från början, vilket vi justerar genom att hälla vatten i dem. När de låter lika och gemet börjar klirra vet vi att vi har hittat rätt.
Idén till försöket fick vi från Marvin and Milos experiment "Singing Paperclip Trick". En sammanställning av duons experiment finns på IoP:s hemsida.
Gå till sammanställningen av Marvin och Milos experiment på IoP:s hemsida (ny flik)
I duons försök balanseras gemet på kanten av glaset. Vi fann dock att gemet då rör på sig (fast för det mesta faller det av glaset) även om glasen inte har samma ton.
Justera tonen
Marvin och Milo använder två likadana glas och påstår att glasen har samma frekvens - därför har de lika mycket vatten i båda. Vi fick justera tonen genom att ha olika mycket vatten i glasen.
Vattnet hindrar glaset från att vibrera så fort som det hade gjort om det var tomt. Mer vatten medför alltså en lägre ton. I filmklippet nedan redogörs för varför vatten i glaset ändrar glasets naturliga ton.
Vår operasångerska lyckades tyvärr inte att spräcka något av våra glas. Enligt en artikel i Scientific American är det möjligt, men man måste ha lite tur. På YouTube finns det gott om folk som haft tur.
Se videosnutten från Mythbusters, som Scientific American-artikeln hänvisar till, där sångaren Jaime Vendera spräcker glas.
Se ytterligare ett videoklipp där en sångare spräcker ett vinglas.
Ni kan förstås också prova att spräcka glas (ni kan ju ha tur), eller den mindre ambitiösa varianten där vår operasångerska får vattnet att skvätta i glaset. Om ni gör någotdera - använd skyddsglasögon!
Använd ljudprogram
Om man tycker det är svårt att höra om glasen låter lika kan man ta hjälp av ett gratisprogram, Audacity, för att kontrollera vilken frekvens glasets ton har. I appen kan man spela in och analysera ljud.
Ladda ner appen från Audacity:s hemsida (ny flik)
Gnid glasets kant och spela in en ljudsnutt. Markera den och välj ”Rita ut spektrum/Plot Spektrum” under Analys-menyn. Audacity visar då vilka frekvenskomponenter det inspelade ljudet innehåller. När du rör markören över spektrumet framgår vilken frekvens markören står vid. Är det någorlunda tyst i rummet utgör den högsta toppen som syns ljudet från glaset.
I fysikundervisningen
Först och främst illustrerar försöket att ljudvågor överförs genom luften – gemet vibrerar utan att man rör vid det.
För det andra påvisas nödvändigheten av resonans, det vill säga att glasen delar samma resonasfrekvens, om experimentet ska fungera.
Kunskapsmål
- Ljud är vibrationer i luften.
- Begreppen frekvens och ton - olika toner har olika frekvens.
- Insikt om resonans.
Experimenten passar bäst på högstadiet eller högre, där ni kan använda begrepp som frekvens och resonans.
(Skapat av Per Beckman och Carina Fasth.)