Wszystko gra!

E. Rajch, Ł. Jasiński, G. Karwasz

Instytut Fizyki, Pomorska Akademia Pedagogiczna, 76-200 Słupsk, ul. Arciszewskiego 22b
eryk@if.pap.edu.pl

1. Dźwięki to obok światła najłatwiej dostępne przykłady fal. Do analizy zjawisk falowych potrzebny generator (np. fali sinusoidalnej o regulowanej częstosliwości i amplitudzie) i analizator (np. oscyloskop cyfrowy z pamięcią i funkcjami uśredniania, w cenie około 10 tys$). Pokazujemy, że te same doświadczenia mogą być przeprowadzone za pomocą starego PC, kieliszka z wodą i gwizdka. Potrzebna jest karta dźwiękowa w PC, tani mikrofon i program "oscyloskop wirtualny".

2. Szklanka pocierana palcem wzdłuż górnej krawędzi jest generatorem prawie idealnie monochromatycznym. Częstotliwość drgań jest określona rozmiarami szklanki i modułem sprężystości na deformację zginającą szklanej płyty - drgania szklanki są deformacjami poprzecznymi, jak uderzonego dzwonu. Szklanka z wodą, to większa masa drgająca, więc częstotliwość się obniża.

3. Instrumenty dęte, jak flet czy obój generują dźwięki o złożonym widmie, składającym się głównie z nieparzystych harmonicznych. Wysokość dźwięku (częstotliwości podstawowej) zależy od długości drgającego słupa powietrza. Za pomocą zabawkowego fletu pokazujemy, że w tym samym flecie można wygenerować 6 różnych dźwięków: dla dwóch konfiguracji (flet zamknięty albo otwarty na końcu), regulując siłę zadęcia możemy uzyskać wyższe harmoniczne, jako częstotliwość najniższą.

4. Dzwonki, metalowe pręty, monety, klucze do domu, kuchenne garnki, jak pokazują doświadczenia z oscyloskopem wirtualnym, wszystkie z nich mają określone widmo częstotliwości. Ucho ludzkie okazuje się niezwykle dobrym spektrometrem w zakresie częstości do kilkunastu kHz.