|  Zbirka učila Fizičkog  |  Fizički odsjek  |

|  Mehanika  |  Toplina  |  Elektricitet  |  Magnetizam  |  Optika  |  Titranje i valovi  |

 

 Savartovo zvono

Kliknite za uvećanje slika

 

Video

ð

 

realOne

 

 

 

Savartovo zvono je brončana zdjelica učvršćena vijkom za postolje, 

 

 

Ovaj uređaj upotrebljavamo u nastavi o rezonanciji i titranju stupca zraka. Budući da se tom tematikom bavio Felix Savart (1791-1841) koji je inače poznatiji po Biot-Savartovom zakonu o magnetskom polju kao funkciji struje kroz žicu i oblika žice, onda se po njemu i naziva.
Zvono se može pobuditi udarcem mekanog batića ili povlačenjem gudala za violončelo kojeg dobro natrljamo kalofonijem. Primicanjem šupljeg limenog valjka dolazi do poglašnjavanja tona koji zveči zvono. Neke izvedbe ovog uređaja imaju pomično dno šupljeg valjka tako da mu se može mijenjati dubina, dok se kod drugih uređaja dubina šupljine mijenja kliznim tubusom na valjku. Kako to zvuči možete čuti i vidjeti na video prikazu, a za to Vam treba program  

 
 

Dijelovi zvona vide se na ovoj slici. Kroz postolje zvona može se provući letva s limenom posudom. Dubina posude jednaka je četvrtini valne duljine tona kojim titra zvono.

 
Stariji tipovi ovog učila mogu se vidjeti na web-stranici sveučilišta Kenyon

 

Titranje stupca zraka

Savartovo zvono pokazuje načelo rezonantne šupljine koja ima odgovarajuću dubinu. Ovu pojavu glasnijeg tona koji nastaje rezonantnim titranjem stupca zraka možemo pokazati jednostavnim priborom.
Glazbenu vilicu pobudimo na titranje udarcem batića i držimo je jednom rukom neposredno iznad otvora cijevi djelomično uronjene u posudu s vodom (Sl. 5). Drugom rukom dižemo i spuštamo cijev tako da se mijenja razina vode u cijevi, odnosno da se produljuje ili skraćuje visinu stupca zraka u dijelu cijevi iznad vode.
U tom stupcu zraka nastaju stojni valovi, i to tako da je na površini vode čvor vala, a na otvoru cijevi trbuh vala. Kod određene duljine stupca čuje se izrazito glasniji ton. Ako je cijev dovoljno dugačka poglašnjenje zvuka čut će se više puta tijekom izvlačenja cijevi iz vode. Točnije, svaki put kad duljina stupca zraka bude jednaka neparnom broju četvrtina valne duljine zvuka. 		Titranje stupca zraka

Formula01
Za određivanje frekvencije izvora (vilice) treba izmjeriti visinu cijevi L iznad vode u trenutku kad se prvi put tijekom izvlačenja iz vode začuje glasniji ton. Ta duljina je četvrtina valne duljine tona koji daje vilica. Budući da je brzina zvuka jednaka umnošku valne duljine i frekvencije:

 ν = λf = 4Lf

može se lako izračunati frekvencija vilice ako znamo brzinu zvuka.

Formula02

Gore opisanim postupkom moguće je također odrediti brzinu zvuka ako nam je poznata točna frekvencija glazbene vilice - frekvencija je obično otisnuta na samoj vilici.

ν = 4Lf

Napomena: Brzina zvuka na 00C iznosi oko 331,6 m/s a na drugim temperaturama treba točnu vrijednost brzine izračunati iz relacije

odnosno                                         

Duljina L samo teoretski odgovara točno četvrtini valne duljine i to za cijev beskonačno malog promjera. Kod realnih cijevi trbuh stojnog vala nalazi se nešto iznad samog otvora cijevi. Do toga dolazi zato što zvučni val pri izlasku iz cijevi svoju ravnu valnu frontu mijenja u kuglastu. Stoga je za točno mjerenje potrebno L uvećati pribrajanjem popravka koji je razmjeran polumjeru cijevi Δ = πּr/4.

 

| Tekst, fotografije i web: Hrvoje Mesić - hmesic@phy.hr | Copyright © 2006 - Fizički odsjek PMF-a |