| Bestimmung der
Schallgeschwindigkeit mit der Stimmgabel |
Ist es möglich, die
Schallgeschwindigkeit mit einer Stimmgabel, einem
Messzylinder und einem Glasrohr zu bestimmen?
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- Ein Messzylinder wird bis kurz
unter den Rand mit Wasser gefüllt.
- Ein Glasrohr wird entsprechend
der Abbildung in den Glaszylinder gebracht.
- Eine Stimmgabel bekannter
Frequenz (im Beispiel - Kammerton A - 440 Hz)
wird in konstantem Abstand über das Glasrohr
gehalten.
- Die Höhe des Glasrohres und damit
die Länge der Luftsäule werden variiert.
- Bei ca. 19,3 cm Höhe ist ein
deutliches Anschwellen des Tones zu vernehmen. Dieses ist
auf Resonanz zurückzuführen.
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Die Luftsäule im Glasrohr wird durch die
Stimmgabel zum Schwingen angeregt. An der Wasseroberfläche und
am Ende des Glasrohres findet jeweils eine Reflexion der Welle
statt. |
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Wassersäule -
Reflexion am festen Ende mit Phasensprung
am Ende des Glasrohres -
Reflexion am offenen Ende ohne Phasensprung
Es entsteht eine stehende Welle.
Ist die Wellenlänge der erregenden Welle (Stimmgabel) gleich
der Länge der sich aufbauenden stehenden Welle, dann liegt Resonanz
vor. Das ist der Fall, wenn die Luftsäule
l/4 der
Wellenlänge der Stimmgabel beträgt. Die nächste
Resonanzpunkte können bei 3/4 l
und 5/4 l
gefunden werden. |
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Für die Stimmgabel f = 440 Hz findet man
den Resonanzpunkt bei ca. 19,3 cm. |
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Die experimentell ermittelte
Schallgeschwindigkeit beträgt 340 m/s. |
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