O așchie de aur care se mișcă după tonurile unei orgi a ajutat la rezolvarea unui mister de lungă durată: de ce anumite instrumente de suflat încalcă o regulă a fizicii ce ar trebui să le descrie sunetul cu precizie, scrie sciencenews.org.
În 1860, fizicianul Hermann von Helmholtz – faimos pentru legea conservării energiei – a conceput o ecuație care leagă lungimea de undă a tonului fundamental al unei țevi (cea mai joasă frecvență la care rezonează), cu lungimea țevii. În general, cu cât o țeavă este mai lungă, cu atât tonul ei fundamental va fi mai jos.
Citește și: Extratereștrii ar putea trimite mesaje cuantice pe Pământ, sugerează calculele specialiștilor
De ce instrumentele de suflat par să încalce o regulă a fizicii
Ecuația nu funcționează în practică. Tonul fundamental al unei țevi sună întotdeauna mai jos decât ar trebui, conform formulei lui Helmholtz. Remedierea acestei probleme necesită adăugarea unei corecții finale la ecuație. În cazul țevilor cu capăt deschis, cum ar fi flautele și cele ale orgilor, corecția de capăt este de 0,6 ori mai mare decât raza țevii. Nimeni nu și-a putut da seama până acum de ce aceste instrumente muzicale par să încalce o regulă a fizicii.
Răspunsul a venit în 2010. Constructorul și restauratorul de instrumente Bernhardt Edskes, din Wohlen, Elveția, acorda o orgă. Atunci, a văzut un fragment minuscul de aur care se desprinsese de pe buza aurită a unei țevi. Pomparea aerului prin conductă ar fi trebuit să înlăture fragmentul de aur. În schimb, acesta părea să fie prins într-un vortex, chiar deasupra marginii superioare a țevii.
Edskes i-a spus prietenului său, fizicianul Leo van Hemmen, de la Universitatea Tehnică din München, despre observație. Împreună cu colegii de la Munchen și de la Universitatea Wageningen din Țările de Jos, au studiat modul în care aerul se mișcă prin țevile de orgă, folosind fumul de țigară.
Când răsună o țeavă de orgă, se formează într-adevăr un vârtej peste marginea țevii, a declarat echipa pe 14 martie, la Chicago, la o reuniune a Societății Americane de Fizică. Mai mult, acest vortex este acoperit de o emisferă de aer rezonant.
Deasupra unei țevi de orgă se formează o emisferă de aer rezonant. FOTO: sciencenews.org
Acest “capac” de aer vibrant, spune van Hemmen, este explicația mult căutată pentru corecția finală. Capacul de aer prelungește efectiv țeava de orgă cu exact aceeași proporție cu care trebuie corectată formula lui Helmholtz, pentru a explica tonul fundamental real al țevii.
Citește cele mai bune știri de pe Informeria. Urmărește-ne pe Google News