Állóhullámok húron

A hangkeltő eszközök egyik jellegzetes csoportjába a húros hangszerek tartoznak. Ezeknél a húrokat kézzel vagy vonóval kell rezgésbe hozni.

A húron létrejövő állóhullámok frekvenciája függ a húr hosszától, anyagától, keresztmetszetétől, feszítettségétől.

A kísérletezzünk a monochorddal! Azért hívják ezt az eszközt monochordnak, mert rajta mindössze egy húr található. Pendítsük meg a húrt, majd a középpontjában érintsük meg egy madártollal! A húr nem halkul el teljesen, hanem egy halk, az előzőnél magasabb frekvenciájú hangot hallunk.

A megpendített húr olyan állóhullámmal szemléltethető, hogy rajta egy duzzadóhely található, a húr felénél, és két csomópont, a rögzítéseknél. Ha a húrt felében megérintjük, megakadályozzuk a részecskék mozgását, ez a pont is csomóponttá válik. A hang azonban nem szűnik meg. Ezt úgy tudjuk csak magyarázni, hogy a pengetéskor olyan hullámok is keletkeznek a húron, amelyeknek a húr felénél csomópontjuk van, így ennek a pontnak az érintése ezeket a hullámokat nem szünteti meg.

Általánosságban azt mondhatjuk, hogy egy húron olyan hullámhosszúságú hangok keletkezhetnek, amelyeknél a húrra egész számú félhullám fér rá.

A legnagyobb hullámhosszúságú hangot alaphangnak, a többit felhangoknak nevezzük.

Kísérletünkben az első felhangot hallottuk. A többi felhang is láthatóvá tehető! Támasszuk alá a húrt egyik harmadában, majd helyezzünk papírdarabokat (lovasok) a hosszabbik részre. A húrt a rövidebb rész közepén megpendítve érdekes jelenséget tapasztalunk.

A hosszabbik rész közepére helyezett lovas a helyén marad, míg társai lerepülnek a húrról. Eszerint a húron most olyan hullám alakult ki, ami három félhullámból áll. Ez az alaphang második felhangja. A többi felhang hasonlóképpen szemléltethető.

A felhangok - mint már említettük - a kialakuló hang színezetét határozzák meg, míg a hallott hang magasságát mindig az alaphang frekvenciája adja.

"Lovasok" a monochordon