Zingende glazen

Doel

Met ons onderzoek wilden we te weten komen wat nou precies het verband is tussen het geluid dat een glas, gevuld met water maakt, als je er met je vinger overheen gaat en de frequentie van dat geluid. Ook wouden we kijken of de frequentie dus anders is als je geen water gebruikt, maar bijvoorbeeld spiritus of olie. En ook hebben we gekeken of het bij een ander soort glas nou ook anders ligt, zoals bij een bekerglas. Hier kon je niet gebruik maken van de techniek met je vinger over de rand van het glas, maar hebben we eer met een staaf een tik tegen gegeven, zodat deze ook een toon aangaf. Daarom hebben we de toon gemeten van het geluid en daar de frequentie uit bepaald.

Theorie

Wanneer je met je vinger over de rand van het glas wrijft begint het glas te trillen. De lucht in het glas trilt mee en je krijgt een geluidsgolf. Je merkt al snel dat hoe minder water je in het glas doe, hoe hoger het geluid is. En dat is niet vreemd: zware dingen kan je moeilijker in beweging krijgen, en als het lukt bewegen ze langzamer. Geluid komt door beweging. Snelle beweging geeft een hoog geluid en langzame beweging geeft een laag geluid. Het hangt er dus maar vanaf wie wint: het grotere gewicht of de grotere veerkracht. Dat hangt af van de vorm. Er is een theorie dat zegt dat het geluid komt door de lucht erboven. En het van de hoeveelheid lucht erboven afhangt, welk geluid met welk frequentie er is. We wilden met dezelfde wijnglas proberen verschillende frequenties eruit te krijgen. Dit deden we door het glas met verschillende hoeveelheden te vullen. Daarna lieten we het glas zingen en maten we de frequentie met de computer op.

Meetopstelling

We hebben gebruik gemaakt van een computer, met apparatuur dat geluid kan registreren. In de computer werd de trilling van het geluid dan zichtbaar. De microfoon die het geluid registreerde hing vast in een statief. Daaronder stond het wijnglas gevuld met telkens verschillende hoeveelheden water. Voor de andere proeven is er ook gebruik gemaakt van olie, spiritus en een bekerglas, gevuld met telkens verschillende hoeveelheden water. Lijst gebruikte apparatuur: - computer - apparatuur om het geluid te registreren, microfoon - wijnglas van ongeveer 240 ml - bekerglas (grote) - olie - spiritus - water

Metingen/ervaringen

dag 1 donderdag 31 maart
08.30- 09.00 alles klaar zetten en pakken
09.00- 09.40 eerste metingen gedaan met wijnglas en verschillende hoeveelheden water. 09.40- 10.15 eerste metingen in grafiek verwerkt. 10.15- 10.20 overleg met mr. Ven der Meij
10.20- 10.45 tweede metingen met bekerglas en verschillende hoeveelheden water gedaan
10.45- 11.20 tweede metingen verwerkt in. 11.20- 11.35 overleg met mr. Van der Meij
11.35- 12.00 derde metingen met wijnglas en verschillende hoeveelheden spiritus
12.00- 12.35 metingen verwerkt
12.35- 12.50 overleg met mr. Van der Meij
12.50- 13.10 opruimen
13.15 naar huis

dag 2 vrijdag 1 april
12.20- 12.40 alles weer pakken en klaarzetten
12.40- 13.05 metingen met wijnglas en verschillende hoeveelheden spiritus gedaan
13.05- 13.15 metingen verwerkt
13.15- 13.30 alle metingen vergeleken
13.30- 13.45 bespreken met mr. Van der Meij
13.45- 13.55 opruimen

maandag 4 april (1uur) de grafieken netjes uitgewerkt in wortel L tegen de frequentie
dinsdag 5 april (1.5uur) extra informatie opgezocht
donderdag 7 (2x1uur) april grafieken getekend op grafieken papier en punt 1, 2, 3 en 4 van het verslag gemaakt. Vrijdag 8 april (1.5uur) het verslag afgemaakt. Zondag 10april(0.15uur) voorkant + uitprinten.

Verwerking en conclusies

Hier hebben we de verschillende metingen samengevat in tabellen. Hier horen ook grafieken bij (zie grafiekenpapier).

Water in wijnglas
Dichtheid: 0.98 * 10^-3 kg/m^-3
Volume (ml) Lengte, boven water (cm) Wortel lengte (cm) Wortel lengte
Tot de macht (1/3) (cm)

Frequentie (Hz)

20 6.33 2.52 1.36 1284.18
40 5.45 2.34 1.33 1282.09
60 5.0 2.24 1.31 1274.41
80 4.32 2.08 1.28 1250
100 3.8 1.95 1.25 1210.94
120 3.3 1.82 1.22 1169.40
140 2.75 1.66 1.18 1108.40
160 2.39 1.54 1.15 1023.94
180 1.60 1.26 1.08 932.01
200 0.9 0.95 0.98 820.31

Olie in wijnglas
Dichtheid: 0.92 * 10^-3 kg/m^-3
Volume (ml) Lengte, Boven water (cm) Wortel lengte (cm)

Wortel lengte, tot de macht (1/3) (cm)

Frequentie (Hz)

20 6.33 2.52 1.36 1284.18
40 5.45 2.34 1.33 1274.41
60 5.0 2.24 1.31 1259.71
80 4.32 2.08 1.28 1250
100 3.80 1.95 1.25 1225.59
120 3.30 1.82 1.22 1186.52
140 2.75 1.66 1.18 1137.70
160 2.39 1.54 1.15 1079.10
180 1.60 1.26 1.08 1005.86
200 0.90 0.95 0.98 917.97

Spiritus in wijnglas
Dichtheid: 0.82 * 10^(-3) kg/m^3

Volume (ml) Lengte, Boven water (cm) Wortel lengte (cm)

Wortel lengte, tot de macht (1/3) (cm)

Frequentie (Hz)

20 6.33 2.52 1.36 1284.18
40 5.45 2.34 1.33 1284.18
60 5.0 2.24 1.31 1274.41
80 4.32 2.08 1.28 1250
100 3.80 1.95 1.25 1225.59
120 3.30 1.82 1.22 1186.52
140 2.75 1.66 1.18 1137.70
160 2.39 1.54 1.15 1064.45
180 1.60 1.26 1.08 981.45
200 0.90 0.95 0.98 869.14

Bekerglas met water

Volume (ml) Lengte, Boven water (cm) Wortel lengte (cm)

Wortel lengte, tot de macht (1/3) (cm)

Frequentie (Hz)

25 8.38 2.89 1.42 1298.83
50 7.54 2.75 1.40 1284.18
75 6.90 2.63 1.38 1274.41
100 5.95 2.44 1.35 1259.77
125 5.34 2.31 1.32 1250
150 4.73 2.17 1.30 1176.76
175 3.98 1.99 1.26 1127.93
200 3.21 1.79 1.21 1054.69
225 2.52 1.59 1.17 957.03
250 1.81 1.35 1.11 883.79
275 1.09 1.04 1.01 805.66
300 0.4 0.63 0.86 747.07

Eerst hadden we alleen de frequentie gemeten, met de verschillende hoeveelheden water. Maar de theorie zei dat de trilling te maken had met de lucht erboven, dus maten we de lengte van waar geen water zat. Daar kwam geen mooie functie uit, dus toen hebben de wortel getrokken om het tot een rechte lijn te krijgen. Daar kwam een soort van S-curve uit. Wat naar ons idee tot een derde machts functie duidt (met behulp van mevr. Kolleveld). Om die functie te krijgen moest je de wortel tot de macht (1/3) doen om een rechte te krijgen. En dat is redelijk gelukt. De theorie die wij dus eerst hadden, en die overal wordt vermeld, bleek dus niet te kloppen. Het heeft dus niet met de lucht erboven te maken. Met de verschillende stoffen merkte we dat hoe kleiner de dichtheid werd hoe hoger de frequenties werden, met wel de zelfde hoeveelheden. Olie ging heel moeilijk, maar de frequenties lagen wel hoger. De frequenties van spiritus liggen nog hoger. De toon dus ook met de dichtheid van de vloeistof en dus de massa te maken. Dit gegeven wordt ook nergens in de theorie vermeld. Het geluid dat een zingend glas voortbrengt heeft dus ook met de massa van de stof die je gebruikt te maken. Het heeft ook met het materiaal van het glas te maken. Bij dezelfde hoeveelheden water, maar verschillende glazen, bekerglas en wijnglas, bleken de frequenties van het geluid uit het bekerglas hoger te liggen. Het geluid dat een zingend glas voorbrengt heeft dus niet alleen met de trillende lucht te maken, maar ook met massa/dichtheid en materiaal.

Evaluatie

De volgende keer zouden we niet gelijk van de gegeven theorie uitgaan, maar eerst zelf proberen en daarna pas goede conclusies trekken. Doordat de theorie niet klopten hebben we andere metingen gedaan als dat we gepland hadden. Zoals de verschillende vloeistoffen zouden we eerst niet doen, maar alleen verschillende hoogtes. Uiteindelijk was het wel goed om de plannen te veranderen, zodat we onze eigen theorie konden bedenken. Voor de rest ging het eigenlijk beter dan we aanvankelijk dachten. De metingen met de computer gingen gelijk goed. Voor de rest vonden we het eigenlijk leuker om te doen als dat we dachten.