Syngende aluminiumstang

Forsøg nr.: 107
Formål: At demonstrere stående, longitudinale bølger i en metalstang.
Resume: En aluminiumstang holdes med to fingre på midten, hvorefter stangen stryges med fingre, man først har smurt ind i harpiks. Stangen begynder at vibrere og "synge" med en høj frekvens.
Nøgleord: Bølger, longitudinale bølger, lyd, resonans, stående bølger, svingninger.

Beskrivelse:

Stående, longitudinale bølger i en aluminiumstang kan startes ganske enkelt ved at gnide metalstangen hårdt gentagne gange. Det er vigtigt, at man gnider på metalstangen med fingre, der er smurt ind i lidt harpiks, så de bliver klæbrige.

En aluminiumstang gnides hårdt med et par fingre, som er gnedet ind i harpiks. Dette skaber stående, longitudinale bølger, som får stangen til at synge højt.

Harpiks kan købes hos en musikforhandler, som typisk vil sælge små bøtter harpiks beregnet til violinbuer og andre strygeinstrumenter. Harpiksen skrabes let med en kniv, så man får dannet lidt harpikspulver, hvilket man efterfølgende tager på fingrene.

Stangen holdes hårdt mellem venstre hånds tommel- og pegefinger. Det er vigtigt, at man holder stangen præcis på midten, da grebet skal falde sammen med et knudepunkt for den stående bølge! Stryg nu stangen med fast greb bestående af højre hånds tommel- og pegefinger, som begge er smurt ind i harpiks. Bliv ved indtil aluminiumstangen begynder at "synge" højlydt.

Aluminiumstangen holdes præcis på midten med to fingre, mens den stryges med to fingre med den anden hånd.

Når man først har fået startet en stående bølge, kan man gentage forsøget, hvor man holder stangen 1/4 inde. Dermed tvinger man bølgen til at have knudepunkt her, og bølgens resulterende frekvens bliver dermed højere. Prøv også 1/8 inde. I stedet for at stryge aluminiumstangen, kan bølgen også startes ved at slå stangen ned i jorden. Igen bestemmes frekvensen af, hvor man holder fast om stangen.

Det skal understreges, at det ikke er let at få aluminiumstangen til at synge, og det kræver derfor lidt øvelse. Forsøg dig frem med forskellige greb og forskellige mængder harpiks. Se eventuelt filmen i referencerne.

Lydstyrken af stangens "sang" kan for øvrigt forøges betydeligt, hvis man sætter en stor plade fast på enden af stangen. Dermed kan stangen og pladen "skubbe" til mere luft, og således lave en større lydbølge.

Man kan eventuelt bruge forsøget til at demonstrere Doppler Effekt blot ved at holde stangen over hovedet og roterer den, således at stangens ender bevæger sig frem og tilbage i forhold til publikum.

Udstyr og materialer:

Aluminiumstang
Harpiks

Referencer:

Link til forsøg i database på Michigan Technological University.
Link til forsøg i database på University of Iowa.
Link til forsøg i database på University of Minnesota.
Link til forsøg i database på Brown University.
Link til forsøg i database på University of Michigan.
N. Naba: "Observations of Longitudinal Vibration of Metal Rods", Am. J. Phys. 40, 1339 (1972).
C.A. Sawicki: "Induced Current Measurement of Rod Vibrations", The Physics Teacher 41, 42 (2003). (http://scitation.aip.org/tpt)
Quick Time film af aluminiumstang der stryges (1,27 MB).

PIRA DCS: 3D40.20 (Svingninger og bølger: Instrumenter)

Opdateret: 06.09.2005

Har du kommentarer, rettelser eller tilføjelser til dette forsøg, så send en til FYSIKBASEN.DK.