Peremhang
A peremhangok az áramló levegőben létrejövő örvényleszakadások által keltett hangok. A gyakorlatban ilyen hangok akkor keletkeznek, ha keskeny résből áramlik ki a levegő, ha az áramló levegő éles peremű akadálynak ütközik, vagy ha a kettő együtt történik, azaz a résen kiáramló levegővel szemben ék alakú akadály van. Ez utóbbi fúvóka-ék rendszereket az ajaksípos hangszerek – például a fuvola, furulya, az orgona ajaksípjai – elsődleges hangkeltő eszközeként alkalmazzák.
Résből kiáramló levegő[szerkesztés]
Ha egy keskeny résen levegőt préselünk át, a résből előtörő légáram a nyugalomban lévő levegővel találkozik. Emiatt a légsugárról örvények válnak le, amelyek az egyenes vonalú áramlásra visszahatnak, azt hullámzóvá alakítják. Az örvények keletkezése egy minimális áramlási sebességhez kötött, ezt túllépve az örvényleszakadások gyakorisága az áramlás sebességével növekszik. A légsugárnak az így létrejött hullámzása a tapasztalat szerint az áramlás sebességének nagyjából 0,4-szeresével halad az áramlás irányában. Ez az örvények okozta hullámzás a legtöbb esetben véletlenszerű, emiatt meghatározhatatlan hangmagasságú, zörej jellegű hangot eredményez. Az emberi beszéd réshangjai, vagyis a magyar nyelvben a „f”, „sz”, „s”, „h” hangok ilyen módon képződnek. Bizonyos esetekben az így létrejövő hullámzás zenei, tehát meghatározható magasságú hangot is eredményezhet, például a fütty vagy a „sípolós s” esetében.
Perembe ütköző légáram[szerkesztés]
Ha egy éles akadály és az azt körülvevő levegő egymáshoz képest elmozdul, az éles akadály két oldalán felváltva légörvények válnak le, ami hangot hoz létre. Az örvényleválás szaporasága itt is a mozgás sebességével függ össze. Ilyen hangok jönnek létre például egy vékony pálca megsuhintásakor, vagy amikor a távíródrótokat erős szél fújja.
Ha az akadály egy kör keresztmetszetű, átmérőjű vékony rúd vagy drót, a levegő áramlási sebessége , akkor a keletkező hang frekvenciája nagyjából
Tehát ha 0,004 méter, vagyis 4 milliméter átmérőjű távíróhuzalt 40 m/s sebességű szél fúj, a létrejövő hang 1,9 kHz frekvenciájú lesz.
Az aeolhárfa vagy a zúgattyú ezt a jelenséget használja zenei hangkeltésre.
Fúvóka-ék rendszer[szerkesztés]
Az előbbi két rezgéskeltési mód viszonylag kis intenzitású hangot eredményez, de ha a kettőt kombináljuk, tehát a résen kiáramló levegővel szemben éles peremet helyezünk el, erősebb hangokat hozhatunk létre. A hang frekvenciája függ a levegő áramlási sebességétől és a fúvóka-ék távolságtól, azonban ez az összefüggés elég bonyolult.
Tarnóczy Tamás Zenei akusztika című művében kísérleti értékeket ad meg erre vonatkozólag. Ha az áramlási sebesség példának okáért 17,5 m/s, és a fúvóka-ék távolság nagyon kicsi, nem keletkezik hang. Ha a távolság 3 mm, a frekvencia 2000 Hz. A távolság növelésével a frekvencia lassan csökken, 5 mm-nél 1500 Hz lesz. Ezután, ha tovább növeljük a fúvóka-ék távolságot, hirtelen ugrással a frekvencia 3800 Hz lesz, és 8 mm-ig ez csökken lassan 2300 Hz-re, hogy azután onnan felugorjon 3500 Hz-re. A távolságot tovább növelve az előbbi jelenség még egyszer megismétlődik, de 18 mm távolságnál már nem keletkezik hang. Ezt a jelenséget az okozza, hogy a fúvóka-ék távolságot növelve először az örvényleszakadások közötti távolság növekszik, majd egy bizonyos távolság elérésekor egy újabb örvény ugrik be az eddig létezők közé, és így tovább. A kísérletet fordítva elvégezve az ugrásszerű változások nem ugyanazokon a helyeken, és magasabb frekvenciáknál fognak bekövetkezni.
A rezgéskeltésnek ezt a módját az ajaksípos hangszerekben alkalmazzák.
Források[szerkesztés]
- Tarnóczy Tamás. Zenei akusztika. Zeneműkiadó (1982). ISBN 963 330 401 6
- Veit, Ivar. Műszaki akusztika. Műszaki könyvkiadó (1977). ISBN 963 10 1690 0