Aktivita I

Řešení III/VI

Hraní na skleničku (...pokračování)

Frekvence zvuku, který slyšíme, je přibližně úměrná tloušťce okraje a nepřímo úměrná druhé mocnině poloměru skleničky u otevřeného konce. Tedy obecně je frekvence vyšší pro skleničky s tlustším okrajem a menším poloměrem.

Když přidáme kapalinu do skleničky, sníží se rezonanční frekvence, protože hmotnost kapaliny snižuje tempo, při kterém stěny skleničky mohou kmitat.

Hraní na láhev

Při foukání přes otevřené hrdlo láhve naráží vzduch na vnitřní okraj hrdla láhve za vzniku vírů. Ty obsahují změny tlaku o různých frekvencích. Pokud se některá z nich trefí do frekvence vlastních kmitů vzduchového sloupce v láhvi, dojde k rezonančnímu zesílení kmitů a vznikne silná zvuková vlna. Část zvuku unikne z láhve a my ho slyšíme.

Ale kmity v láhvi nejsou stejné jako kmity v jednoduché píšťale. Rozdíl je v tom, že láhev má hrdlo a vzduch v hrdle (vzduchová zátka) a vzduch v láhvi tvoří tak zvaný Helmholtzův rezonátor. Kmity tohoto rezonátoru jsou matematicky totožné s kmity pružiny se závažím. Vzduchová zátka funguje jako hmotnost závaží a vzduch ve zbytku láhve se chová jako pružina. V obvyklém systému „pružina a závaží" závaží opakovaně stlačuje a natahuje pružinu tak, že vždy přeběhne rovnovážnou polohu a tak pokračuje v kmitání.

Láhev s danou vzduchovou zátkou a s danou vzduchovou pružinou bude výrazně kmitat s jistou frekvencí. Když je tato frekvence k dispozici ve vírech vzniklých v hrdle, vznikne v láhvi silná zvuková vlna. Když zmenšíme objem vzduchu v láhvi přilitím vody do láhve, zvýší se frekvence, při které bude láhev kmitat.