Sjungande glas
Arbeta med experimentet i fysikundervisningen
Klicka här för att se experimentet!
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 (låta likadant när man knäpper på dem) om försöket ska fungera.
Vad händer i försöket?
Genom att gnida med fingret runt kanten på ett av glasen sätter vi det i vibration så att det svänger med sin naturliga ton. Om ljudet träffar ett annat glas i närheten med samma naturliga ton börjar det också vibrera. Vi använder ett gem för att kunna upptäcka om glaset vibrerar.
De två 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 mot glaset vet vi att vi har hittat rätt. Om man tycker det är svårt att höra kan man också använda ett gratis datorprogram, Audacity, för att kontrollera vilken frekvens glasets ton har. Här finns en kort beskrivning av hur man kan mäta frekvens hos ljud med Audacity.
Försöket är egentligen (ännu) en illustration av resonans, som vi har diskuterat även i tidigare experiment (Ringar i resonans och Titta på ljud). Om ljudet som träffar glaset har samma frekvens som glasets resonansfrekvens börjar det vibrera, annars inte.
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, t.ex här.
På YouTube finns (förstås...) mycket om vinglas och ljud. Här finns bl.a. en diskussion om varför vatten i glaset ändrar glasets naturliga ton. I korthet är argumentet att vattnet hindrar glaset från att vibrera så fort som det hade gjort om det var tomt - mer vatten medför alltså en lägre ton.
Här visas en videosnutt från Mythbusters där sångaren Jaime Vendera spräcker glas (samma program som hänvisas till i Scientific American artikeln)
Arbeta med experimentet i fysikundervisningen
Kunskapsmål
- Insikt om att ljud kan sätta föremål i rörelse
- Insikt om begreppen frekvens och ton (musikaliska toner är olika för att de har olika frekvens)
- Insikt om resonans
Förslag på hur du kan använda experimenten
Experimenten passar bäst på högstadiet eller högre, där ni kan använda begrepp som frekvens och resonans.
- Huvudpoängen - ljudvågor överförs genom luften. Gemet vibrerar utan att man rör vid det.
- Andra poängen - det krävs resonans, dvs att glasen stämmer överens, om det ska fungera.
- Ni kan förstås 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!
- Om du laddar hem och använder Audacity, ta fram frekvensen hos olika ljud!
Källa och praktiska råd
Vi fick uppslaget till försöket från figurerna Marvin and Milo ("Singing paperclip Trick") på physics.org. De använder två likadana glas och påstår att glasen har samma frekvens - därför har de lika mycket vatten i båda. Det var inte riktigt så enkelt för oss -vi var tvungna att justera tonen genom att ha olika mycket vatten i glasen. Vi har inte kunnat hitta några glas som har samma ton från början, varken dyra glas eller billiga IKEA-glas.
I Marvin och Milos försök balanseras gemet på kanten av glaset. Vi fann att då rör gemet på sig (fast för det mesta faller det av glaset) även om glasen inte har samma ton. Vi tycket att vår variant, där gemet klirrar om glasen har samma ton, annars inte, är en bättre illustration av resonans.
Hitta ljudets frekvens med hjälp av Audacity
Audacity är ett mycket användbart freeware-program som främst är till för att göra ljudproduktioner. Man kan även analysera inspelade ljud. Ladda ner Audacity här (vi använder beta-versionen). Installera (var mycket smidigt i Windows XP).
Gnid glasets kant och spela in en ljudsnutt. Markera den och välj 'Plot Spektrum' i 'Analys'-menyn. Audacity visar då vilka frekvenskomponenter det finns i det inspelade ljudet - var det någorlunda tyst i rummet är den högsta toppen som syns ljudet från glaset. Välj 'Axel' 'Log frekvens' för att öka upplösningen vid låga frekvenser. När du rör markören över plotten visar Audacity vilken frekvens markören står vid.