natuurkunde

Staande longitudinale golf - klankkast

Deze applet behandelt resonantie van longitudinale golven in een klankkast.

Applet: Walter Fendt
www.walter-fendt.de

---

Klankkast

Het geluid van een enkele gitaarsnaar is zwak. Daarom heeft een akoestische gitaar een klankkast. Als je het instrument bespeelt trillen niet alleen de snaren maar trilt ook de lucht in de klankkast mee. De meetrillende lucht versterkt het geluid van de snaren.
Gitaren, violen, piano's - niet alleen snaarinstrumenten hebben een klankkast. Ook de 'buis' van een fluit is een klankkast. Door de fluit aan te blazen breng je de lucht in de buis in trilling. De toonhoogte varieer je door de effectieve lengte van de buis te variëren, dat is: door meer of minder openingen te sluiten.

Resoneren

Klankkasten van muziekinstrumenten zijn zó ontworpen, dat de lucht niet zo maar meetrilt, maar gaat resoneren. Een staande golf ontstaat door interferentie van lopende golven. Buiken ontstaan op plaatsen waar de golven elkaar optimaal versterken, tot een extra heftige golf. Knopen ontstaan waar de golven elkaar uitdoven.

De applet

Bovenaan zie je een model van resonerende lucht in een klankkast. Je ziet een staande, longitudinale golf. De witte bolletjes stellen trillende luchtmoleculen voor (in het echt met een veel kleinere amplitude en een veel grotere snelheid).

• Twee grafieken
  Onder de klankkast staan twee grafieken. Bij knopen staat een hoofdletter K, bij buiken een B.
  • De bovenste grafiek geeft de uitwijking (Δx) van de staande golf als functie van de plaats in de de klankkast.
  • De onderste grafiek geeft de variatie van de luchtdruk (Δp) als functie van de plaats in de klankkast. Merk op:
  Waar de uitwijking een knoop heeft, daar heeft de luchtdrukvariatie juist een buik, en andersom.
• Resonantietoestand
  De lucht in de klankkast kan op verschillende manieren resoneren. De eenvoudigste resonantietoestand heet de grondtoon, de andere toestanden heten boventonen (of harmonischen).
  Met de twee knoppen rechtsboven kies je de resonantietoestand. Daartussen staat je keuze: de grondtoon of één van de boventonen. De applet laat de 1e tot en met de 5e boventoon zien.
• Vorm
  Daaronder kies je de vorm van de klankkast. Ga na:
  
  De uitwijking heeft aan de open kant van de klankkast altijd een buik, aan de dichte kant altijd een knoop.
• Lengte
  Onderaan kies je de lengte van de klankkast. Bevestig je keuze met 'enter'. De applet berekent bij de nieuwe lengte de resonantiefrequentie en -golflengte van de nieuwe grondtoon.
  

Opmerkingen

• Voor de geluidssnelheid neemt de applet 343,5 m/s.
• Met de diameter van de klankkast houdt de applet geen rekening.