Resonantie van een wijnglas

[Eva00]

Ik ben het concept van resonance(resonantie) , iets beter aan het proberen te begrijpen, 
 
Er is een bekend experiment waar je een wijnglas neemt met water erin, met je vinger over de rim beweegt en het glas dan een geluid maakt. Het schijnt dat de frequentie van dit geluid verschilt en dit ligt aan bijvoorbeeld Hoe veel water er in het glas zit. 
 
Ik ben met een experiment bezig waar ik het glas vul met water op verschillende hoogtes dus : 
  
1 glas met water 3 cm hoog 
1 glas met water 5 cm hoog 
ETC ETC 
 
Dan tik ik er met een pen tegen het glas aan (inplaats van met de vinger over de rim) , de frequentie van het geluid dat er vanaf komt zal verschillen per glas 
 
Kan iemand uit leggen wat de reden daarvan is.... (vanwege de hoeveelheid water ja maar ik wil graag de theorie hierachter begrijpen) 
 
Verder begrijp ik ook niet zo goed het verschil tussen "natural frequency" en "resonance frequency"
 
Het schijnt dat ieder glas een natural frequency heeft, dat is het geluid dat je hoort als je tegen het glas aan tikt zonder water erin. Maar wat is dan het geluid dat je hoort als je tegen het glas aan tikt met water erin op verschillende hoogtes.??  
 

[dannypje]

Ik denk dat 'natural frequency' gewoon een ander woord is voor 'resonance frequency'. En de reden dat die frequenties verschillend zijn voor verschillende hoogtes water, is dat je basically naar 2 verschillende zaken aan het kijken bent. Dat is alles denk ik.
De reden dat die frequentie anders is bij verschillende hoogtes water, is dat je meer of minder gewicht water hebt, wat een dempend effect heeft op de trillingen van het glas, in de zin dat het gedeelte boven water, dat vrijer kan trillen dan het deel met water, korter is bij hogere waterstand.

[Benm]

Dat zou kunnen, maar ik denk dat het ook met de massa van doen zou kunnen hebben, afhankelijk van waar het glas precies buigt. 
 
Even aangenomen dat je het bij de voet vasthoudt of daarop neerzet, zal vermoeddelijk ergens in de steel van het glas een kinkpunt liggen. Dit levert 1 resonante frequentie op, maar er zit er oo nog eentje in het buigen van de kelk zelf (dat kun je vrij goed zien als men dit voor een highspeed camera demonstreert, youtube heeft er genoeg). Helaas heb ik dit nooit gezien met water in het glas, maar het zou kunnen dat dat er gewoon uit spettert als je het breekpunt nadert (en onder het breekpunt is er weinig te zien). 

[jkien]

Het schijnt dat ieder glas een natural frequency heeft, dat is het geluid dat je hoort als je tegen het glas aan tikt zonder water erin. Maar wat is dan het geluid dat je hoort als je tegen het glas aan tikt met water erin op verschillende hoogtes.??

De formule voor de resonantiefrequenties van een wijnglas, met verschillende vulhoogtes, wordt uitgebreid besproken in een vorig topic op wetenschapsforum: klik.

 

Verder begrijp ik ook niet zo goed het verschil tussen "natural frequency" en "resonance frequency"

 
Wikipedia zegt: "Free vibrations of an elastic body are called natural vibrations and occur at a frequency called the natural frequency. Natural vibrations are different from forced vibrations which happen at frequency of applied force (forced frequency). If forced frequency is equal to the natural frequency, the amplitude of vibration increases manifold. This phenomenon is known as resonance."

Als een voorwerp door een stoot in trilling is gebracht is dat geen resonantie. In dat geval zou ik zijn trilfrequentie liever niet aanduiden als resonantiefrequentie, maar als eigenfrequentie. In het Engels is natural frequency synoniem met eigenfrequentie.

In de praktijk worden de woorden eigenfrequentie (=natural frequency) en resonantiefrequentie vaak door elkaar gebruikt.

[Fuzzwood]

Vraag me af of er niet ook het effect van een staande golf meespeelt. Al is dat effect veel evidenter bij het onder een juiste hoek in een bierflesje blazen.

[jkien]

Het zingen van een wijnglas is een staande golf van de glaswand, geen staande golf van de lucht in de holte zoals bij een bierflesje.

[Eva00]

Bedankt voor de hulp zover, omdat ik met een pen tegen het glas aan zal tikken zal de kracht waarmee ik dat doe niet hetzelfde zijn voor iedere test, (menselijke fout) Maakt het uit voor mijn resultaten met welke kracht ik tegen het glas aan tik? , (als dat wel zo is) heeft iemand een idee hoe ik met de zelfde kracht tegen het glas aan kan tikken (bijvoorbeeld een soort kleine schommel maken zelf, maar weet niet zo goed hoe of wat..) 

[Michel Uphoff]

In theorie is resonantiefrequentie van het glas onafhankelijk van de kracht waarmee het aangeslagen wordt (tenzij je het glas stuk slaat natuurlijk).
 
Maar wil je geen last hebben van verschillen in geluidsintensiteit en de eventuele invloed daarvan op de geluidsopnamen (bij verschillende aanslagintensiteiten doemen mogelijk ook andere frequenties op), dan is gelijkmatig aantikken eenvoudig te doen, bijvoorbeeld:
 
Je zou een kogeltje (plastic o.i.d) aan een draadje of satéstokje kunnen laten hangen, en met wat karton een houder met schaal maken zodat je het kogeltje telkens vanaf dezelfde afstand tegen het glas kan laten zwiepen. Desnoods prik je een gaatje op de juiste afstand in het karton, en steek je door dat gaatje ook een satéprikker o.i.d. Dan kan je de slinger daarachter laten haken en trek je de prikker weg om het balletje te laten vallen. Dan zou je zo een redelijk goed reproduceerbare botsingssnelheid en dus geluidsintensiteit moeten kunnen krijgen.
 
Zo ongeveer als in dit schetsje:

tinggg 1845 keer bekeken

[Eva00]

De formule voor de resonantiefrequentie van een wijnglas, met verschillende vulhoogtes, wordt uitgebreid besproken in een vorig topic op dit forum: klik.
 
In principe betekent resonantie dat er een externe krachtbron is die een periodieke kracht met een regelbare frequentie uitoefent op het trillende voorwerp. Maar  veel voorwerpen kunnen ook trillen met hun 'eigenfrequentie' (=in het Engels: 'natural frequency') door een eenmalige stoot, zonder externe periodieke kracht, bijvoorbeeld een massa-veersysteem, en een slinger bij constante zwaartekracht. Dat is dus geen resonantie.
 
In de praktijk worden de woorden eigenfrequentie (=natural frequency) en resonantiefrequentie vaak door elkaar gebruikt.

 
Hallo ik heb de formule van dat topic waar u naar toe heeft gelinkt gebruikt, maar mijn vraag is of iemand die formule uit kan leggen waarom wordt het bijvoorbeeld vermenigvuldigd met 0.2 etc. Ik heb het document van AP French ook bekeken maar dat is erg ingewikkeld en iets te uitgebreid voor mij. 
Dus zou iemand het misschien op een beetje simpele manier kort uit kunnen leggen. De formule wordt namelijk op veel verschillende manieren geschreven. 
 
De formule die ik heb gebruikt is die onder dit stukje tekst: "De resonantiefrequentie f van een wijnglas dat gevuld is tot hoogte h is:  " 
  
Alvast bedankt, 
Eva 

[jkien]

mijn vraag is of iemand die formule uit kan leggen waarom wordt het bijvoorbeeld vermenigvuldigd met 0.2 etc.

Dus zou iemand het misschien op een beetje simpele manier kort uit kunnen leggen.

 
De formule wordt door French afgeleid met een model en enkele benaderingen. De factor 0,2 heeft daardoor geen fysische betekenis die uitgelegd kan worden, het is gewoon een factor in het modelresultaat. Ik zou de uitleg misschien beperken tot het globale fenomeen dat de eigenfrequentie afneemt als je het glas geleidelijk vult. In het model van French komt het erop neer dat het water moet meetrillen, zodat de trillende massa toeneemt en de eigenfrequentie daalt.

[Eva00]

De formule wordt door French afgeleid met een model en enkele benaderingen. De factor 0,2 heeft daardoor geen fysische betekenis die uitgelegd kan worden, het is gewoon een factor in het modelresultaat. Ik zou de uitleg misschien beperken tot het globale fenomeen dat de eigenfrequentie afneemt als je het glas geleidelijk vult. In het model van French komt het erop neer dat het water moet meetrillen, zodat de trillende massa toeneemt en de eigenfrequentie daalt.

 
Ok ik snap wat je bedoelt,
 
Als je op een wijnglas tikt wanneer die leeg is hoor je een geluid dat de eigenfrequentie wordt genoemd, als je met bijvoorbeeld een luidspreker eindeloos een geluid met diezelfde frequentie aan zou zetten dicht bij het glas, zou het glas uiteindelijk moeten breken omdat het glas de hele tijd heen en weer gaat en het uiteindelijk te ver uitrekt zeg maar. Wanneer er een beetje water in het glas zit hoor je een geluid van een andere frequentie (die lager is) als je tegen het glas aan tikt. Om het glas nu te breken moet je dan een frequentie gebruiken van dezelfde frequentie die je hoort wanneer het glas een beetje gevuld is? 
 
Als dit zo is zou je dus eigenlijk het breken van een glas kunnen voorkomen, door er water in te doen toch? 
omdat die eigenfrequentie dan het glas niet meer breekt.... maar een andere resonante frequentie die lager is. 

[jkien]

Om het glas nu te breken moet je dan een frequentie gebruiken van dezelfde frequentie die je hoort wanneer het glas een beetje gevuld is? 
 
Als dit zo is zou je dus eigenlijk het breken van een glas kunnen voorkomen, door er water in te doen toch? 

 
Ja en ja.
 
Om het breken te voorkomen kun je natuurlijk ook gewoon de luidspreker uitschakelen