Springen naar inhoud

Grondtoon van een stemvork


  • Log in om te kunnen reageren

#1

jkien

    jkien


  • >1k berichten
  • 3042 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 07 oktober 2014 - 12:18

Ik twijfel een beetje over de grondtoon en eigenfrequenties van een stemvork. De stemvork (zonder houten klankkast) is een staaf met twee losse uiteinden.
 
Ik zou daarom verwachten dat de mogelijke staande golven van de staaf zijn: BKB, BKBKB, BKBKBKB, BKBKBKBKB, etc (B=buik, K=knoop). Maar BKB en de andere staande golven met een even aantal buiken zijn min of meer verboden omdat het zwaartepunt van de vork daarbij zou trillen zonder dat er een kracht op werkt (de twee benen bewegen daarbij in dezelfde richting). Dan blijven alleen de staande golven met een oneven aantal buiken over, dus BKBKB, BKBKBKBKB, etc.
 
Als je de 'verboden' golven uitsluit is de grondtoon de frequentie van BKBKB, en zijn de frequenties van de golven met een even aantal buiken geen eigenfrequenties. Het zit me dwars dat BKBKB qua staande golf meer op een boventoon lijkt.


Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

*_gast_Bartjes_*

  • Gast

Geplaatst op 07 oktober 2014 - 12:27

Een stemvork is een staaf metaal in U-vorm. Wat bij een rechte staaf aan de uiteinden in dezelfde richting beweegt, beweegt bij een stemvork in tegengestelde richting. Wat versta je onder een buik in de bocht van de U?


#3

jkien

    jkien


  • >1k berichten
  • 3042 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 07 oktober 2014 - 14:31

Het gaat om een transversale golf, dus het punt in de bocht van de U waar de steel zit trilt ook transversaal, zodanig dat de steel een longitudinale trilling krijgt, die vervolgens aankomt bij de klankkast (als die er is). Dat is de buik in de bocht van de U. 
 
(Gelukkig is het geen knoop waar de steel zit, want dan zou er geen trilling aankomen bij de klankkast. Zoiets zou een lelijke miskoop zijn).


#4

*_gast_Bartjes_*

  • Gast

Geplaatst op 07 oktober 2014 - 16:54

Een knoop onderin de U lijkt mij toch wel mogelijk: dat geeft dan een extra verticale trilling onderin de U van de stemvork omdat het zwaartepunt anders op en neer zou gaan.


#5

jkien

    jkien


  • >1k berichten
  • 3042 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 07 oktober 2014 - 17:05

Buig de staaf recht en teken de golf. De knoop waar jij aan denkt zou een mysterieus vouwpunt zijn waar de sinus niet door nul gaat, maar op de nul stuitert en terugkeert naar hetzelfde teken. Dat is geen natuurkunde maar een wonder.


#6

*_gast_Bartjes_*

  • Gast

Geplaatst op 07 oktober 2014 - 17:12

Punt is dat de stemvork geen rechte staaf is. Ik kan mij heel goed voorstellen dat de twee armen van de U afwisselend naar elkaar toe en van elkaar af bewegen.

 

Veranderd door Bartjes, 07 oktober 2014 - 17:16


#7

jkien

    jkien


  • >1k berichten
  • 3042 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 08 oktober 2014 - 08:43

Google leverde me het "Beknopt leerboek der natuurkunde" (1, uit 1915) met onderstaande tekening en de toelichting "Een stemvork is een omgebogen stalen staaf. Er zijn twee knopen. Waar de steel bevestigd is, is een buik." 
 
Stemvork.png


#8

Anton_v_U

    Anton_v_U


  • >1k berichten
  • 1620 berichten
  • Validating

Geplaatst op 08 oktober 2014 - 09:22

Als er knopen en buiken zouden zijn, zou je hogere harmonischen hebben. Het beeld op een oscilloscoop van het signaal van een microfoon die het geluid van een stemvork registreert, ziet er echter uit als een zuivere sinus. Dat is geen bewijs maar wel een sterke aanwijzing dat hogere harmonischen een ondergeschikte rol spelen. Je zou het signaal eens in een frequentie analyzer kunnen stoppen.

 

Verder kan er in het midden geen buik zijn (bovenste plaatje bericht #7 klopt toch echt niet lijkt me). Het bewijs is het filmpje dat Aad in bericht #6 heeft gepost. In het midden trilt het niet (lijkt misschien wel een beetje zo maar dat is gezichtsbedrog dat veroorzaakt wordt door de schaduwwerking van de trillende armen)

 

Het lijkt er op dat een harmonisch trillend massa-veer systeem (of eigenlijk twee systemen) een beter model is dan een lopende golf. Het is interessant om te zien dat beide armen precies in tegenfase met elkaar gaan trillen als je één arm aanslaat. Daardoor ontstaat een stabiele trilling waarbij het ding bij de steel in rust is (dus zeker geen buik); trillingen die uit fase zijn doven kennelijk uit. Dit lijkt een soort van mechanische phase locked loop (regelysteem dat een trilling produceert die precies in fase is - of in dit geval tegenfase - met een andere trilling. Wikipedia geeft het stemmen van een gitaar als voorbeeld van een mechanische pll maar dat geldt natuurlijk ook voor het meetrillen van de andere arm.


#9

jkien

    jkien


  • >1k berichten
  • 3042 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 08 oktober 2014 - 10:17

De eenvoudigste stemvorken hebben geen verdikking, zoals hieronder. Een hamertik tegen een uiteinde leidt daar uiteraard tot een transversale trilling en een staande golf met knopen en buiken. De verdikking is toch niet zo bijzonder dat dat principe verandert?

 

Stimmgabel90degree.jpg

 

Hoe zit de vork in de steel?


#10

jkien

    jkien


  • >1k berichten
  • 3042 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 08 oktober 2014 - 10:51

Verder kan er in het midden geen buik zijn (bovenste plaatje bericht #7 klopt toch echt niet lijkt me). Het bewijs is het filmpje dat [Bartjes] in bericht #6 heeft gepost. In het midden trilt het niet (lijkt misschien wel een beetje zo maar dat is gezichtsbedrog dat veroorzaakt wordt door de schaduwwerking van de trillende armen)

 
Het filmpje laat zien dat de schaduwwerking op de hand synchroon met de stemvorktrilling varieert. Je stelt, als ik het goed begrijp, dat dat niet komt door meetrillen van de hand maar door lichtreflecties van de trillende benen van de stemvork. Is dat een feit of vooroordeel?


#11

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 5374 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 08 oktober 2014 - 13:09

Waarschijnlijk is de stijfheid en de massa van de basis (inclusief steel) van belang. Als de basis zwaar genoeg is, zie ik twee staven in resonantie. De aangeslagen staaf geeft via de basis de trillingen door aan de andere staaf die gaat resoneren.

 

Is de basis lichter en minder stijf uitgevoerd dan zal de basis zich m.i. meer gedragen zoals in de tekening bij #7.
 

 


Nog een stemvork filmpje, het helemaal uitkijken heeft weinig zin..

Motus inter corpora relativus tantum est.

#12

jkien

    jkien


  • >1k berichten
  • 3042 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 08 oktober 2014 - 13:31

De vraag is dan wel waarom bij elke stemvork de trilling wordt doorgegeven door de steel. Dat is eenvoudig en falsifieerbaar verklaard met de buik in de U-bocht, op de plek van steel. Als je dat afwijst dan heb je geen verklaring meer. (De stelling in bericht #4 dat een knoop onderin de U een extra verticale trilling onderin de U van de stemvork geeft omdat het zwaartepunt anders op en neer zou gaan, klinkt voor mij onbegrijpelijk)

 

Overigens: als je twee elastische vlaggenmasten op een elastisch bodem monteert krijg je ook een staande golf. Als de masten van elkaar weg zwiepen dan zal de elastische bodem ertussen opbollen. De mastvoeten zijn de knopen, en in het midden zit de buik.


#13

*_gast_Bartjes_*

  • Gast

Geplaatst op 08 oktober 2014 - 14:42

Er is  - zo is mij inmiddels duidelijk geworden - een probleem met de verklaring op grond van het stabiele zwaartepunt. Zowel bij het naar binnen bewegen als bij het naar buiten bewegen van de armen van de stemvork beweegt het zwaartepunt van de stemvork ten opzichte van het onderste punt van "de U" omlaag. Omdat het zwaartepunt zelf stabiel moet blijven zal het laagste punt van "de U" dan omhoog (willen) bewegen. Bij het terugbewegen van de armen naar hun evenwichtsstand beweegt het zwaartepunt van de stemvork ten opzichte van het onderste punt van "de U" omhoog. Omdat het zwaartepunt zelf stabiel moet blijven zal het laagste punt van "de U" dan juist omlaag (willen) bewegen. De op deze wijze doorgegeven trilling zal dus een hogere frequentie hebben dan de trilling van de armen.


#14

Michel Uphoff

    Michel Uphoff


  • >5k berichten
  • 5374 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 08 oktober 2014 - 14:55

Dat is eenvoudig en falsifieerbaar verklaard met de buik in de U-bocht, op de plek van steel. Als je dat afwijst dan heb je geen verklaring meer

 
Als dat zou kloppen dan zou een enkele ingeklemde staaf in een gongblok geen hoorbaar geluid mogen produceren, want daar is er zeker geen buik aanwezig.

 

gongblok.jpg

 

De trek- en drukkrachten aan de basis van de trillende dus elastisch buigende staaf brengen daar m.i. het blok en daarmee de klankkast in trilling. Dezelfde trek en drukkrachten zouden de basis van de stemvork kunnen vervormen, en daarmee een verticale trilling in de basis teweeg brengen. Maar dat is m.i. toch iets anders dan een buik.

Motus inter corpora relativus tantum est.

#15

jkien

    jkien


  • >1k berichten
  • 3042 berichten
  • Moderator

Geplaatst op 08 oktober 2014 - 15:15

Ik heb nog nooit een gongblok gezien, dus ik kan het niet ontkennen of bevestigen. (Wat ik in je informatie mis: wekt het mechaniek een longitudinale trilling van de staaf op of een transversale?)






0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures