Rezonanță Helmholtz

Un rezonator Helmholtz de alamă, bazat pe un desen original din c.1890-1900.

Rezonanța Helmholtz este fenomenul de rezonanță al aerului dintr-o cavitate. Mulți oameni sunt familiarizați cu acest fenomen, chiar dacă nu sunt conștienți de mecanismul său: atunci când suflați ușor prin gâtul unei sticle goale, sunetul produs se datorează rezonanței Helmholtz. Fenomenul a fost studiat de savantul german Hermann von Helmholtz , de la care își ia numele.

Explicație calitativă

Când excesul de aer este forțat printr-o cavitate, presiunea din interiorul cavității crește. Odată ce forța externă care a cauzat forțarea aerului încetează, aerul cu presiune mai mare prezent în interiorul cavității va tinde să scape din același punct din care a intrat. Cu toate acestea, această ieșire de aer va tinde să se compenseze excesiv, iar cavitatea va rămâne la o presiune ușor mai mică decât exteriorul, provocând aspirarea aerului înapoi. Acest proces se repetă cu intensitatea scăzută a supracompensării, până când dispare.

Explicație cantitativă

Este posibil să se obțină frecvența naturală a rezonatorului utilizând modelul oscilatorului armonic ^[1] . Pentru rezonatoarele cu gât cilindric sau dreptunghiular, frecvența rezonanței este proporțională cu:

rădăcina pătrată a inversului volumului cavității;
rădăcina pătrată a inversului lungimii ieșirii cavității;
rădăcina pătrată a zonei deschiderii cavității.

Prin urmare, putem obține cu ușurință următoarea formulă pentru frecvența de rezonanță:

$f_{H}={\frac {v}{2\pi }}{\sqrt {\frac {A}{VL}}}$ ${\ displaystyle f_ {H} = {\ frac {v} {2 \ pi}} {\ sqrt {\ frac {A} {VL}}}}$ $f_ {H} = \ frac {v} {2 \ pi} \ sqrt {\ frac {A} {VL}}$

unde v este viteza sunetului în aer sau în mediul de propagare exprimată în m / s, ƒ _H este frecvența de rezonanță în Hz, A este aria secțiunii transversale a gâtului în metri pătrați, L este lungimea al gâtului în metri, V este volumul cavității în metri cubi.

Aplicații

Rezonanța Helmholtz este utilizată în panourile perforate pentru intervenții de absorbție acustică în acustica arhitecturală . În acest caz, rezonatorul acționează ca un amortizor dinamic pentru undele sonore în medii în care există fenomene de rezonanță acustică sau reverberare prelungită la o anumită frecvență. Se găsește și în motoarele cu ardere internă ( air-box , pulmon de recuperare ), în subwoofere (prin sistemul bass reflex ).

Chiar și unele instrumente muzicale , cum ar fi naiul , The atârnă (sau handpan ) și ocarina ^[2] bazează funcționarea lor pe acest principiu. Aplicația sa este similară cu cea a amortizorului de masă reglat .

În domeniul aeronautic, sau mai general în aerodinamică, rezonatorul Helmholtz este utilizat pentru controlul stratului limită. În acest caz, fundul rezonatorului este alcătuit dintr-o membrană care vibrează la o frecvență precisă.

Notă

^ Analiza cantitativă a rezonatorului Helmholtz. Politecnico di Milano ^{[ conexiunea întreruptă ]}
^ Pentru o recenzie a instrumentelor muzicale preistorice atribuibile modelului ocarina și o analiză lingvistică a posibilelor origini ale substantivului ocarina , cf. Perono Cacciafoco, Francesco. (2019). O „Mică gâscă” preistorică: o nouă etimologie pentru cuvântul „Ocarina”. Analele Universității din Craiova: Seria Filologie, Lingvistică , XLI, 1-2: 356-369, Lucrare .

Elemente conexe

Hermann von Helmholtz

Alte proiecte

Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre rezonanța Helmholtz

linkuri externe

( EN ) HyperPhysics - Laborator de acustică , pe hyperphysics.phy-astr.gsu.edu .
(EN) HyperPhysics - rezonanță în cavitate , pe hyperphysics.phy-astr.gsu.edu.
Physicsondemusica.unimore.it , http://fisicaondemusica.unimore.it/Risuonatori_di_Helmholtz.html .
(EN) Perono Cacciafoco, Francesco. (2019). O „Gâscă mică” preistorică: o nouă etimologie pentru cuvântul „Ocarina”. Analele Universității din Craiova: Seria Filologie, Lingvistică , XLI, 1-2: 356-369, Lucrare .

Controlul autorității	GND ( DE ) 4487476-5

Portalul fizicii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu fizica

[1] Analiza cantitativă a rezonatorului Helmholtz. Politecnico di Milano ^{[ conexiunea întreruptă ]}

[2] Pentru o recenzie a instrumentelor muzicale preistorice atribuibile modelului ocarina și o analiză lingvistică a posibilelor origini ale substantivului ocarina , cf. Perono Cacciafoco, Francesco. (2019). O „Mică gâscă” preistorică: o nouă etimologie pentru cuvântul „Ocarina”. Analele Universității din Craiova: Seria Filologie, Lingvistică , XLI, 1-2: 356-369, Lucrare .

[1]

[2]