Bestimmung der Schallgeschwindigkeit mit der Stimmgabel
 

Ist es möglich, die Schallgeschwindigkeit mit einer Stimmgabel,  einem Messzylinder und einem Glasrohr zu bestimmen?

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  1. Ein Messzylinder wird bis kurz unter den Rand mit Wasser gefüllt.
  2. Ein Glasrohr wird entsprechend der Abbildung in den Glaszylinder gebracht.
  3. Eine Stimmgabel bekannter Frequenz (im Beispiel - Kammerton A - 440 Hz) wird  in konstantem Abstand über das Glasrohr gehalten.
  4. Die Höhe des Glasrohres und damit die Länge der Luftsäule werden variiert.
  5. Bei ca. 19,3 cm Höhe ist ein deutliches Anschwellen des Tones zu vernehmen.  Dieses ist auf Resonanz zurückzuführen.
Die Luftsäule im Glasrohr wird durch die Stimmgabel zum Schwingen angeregt.  An der Wasseroberfläche und am Ende des Glasrohres findet jeweils eine Reflexion der Welle statt.

 

Wassersäule  -   Reflexion am festen Ende mit Phasensprung

am Ende des Glasrohres  -  Reflexion am offenen Ende ohne Phasensprung

 Es entsteht eine stehende Welle.  Ist die Wellenlänge der erregenden Welle (Stimmgabel) gleich  der Länge der sich aufbauenden stehenden Welle, dann liegt Resonanz vor.  Das ist der Fall, wenn die Luftsäule  l/4  der Wellenlänge der Stimmgabel beträgt.   Die nächste Resonanzpunkte können  bei 3/4 l  und 5/4 gefunden werden.

Für die Stimmgabel f = 440 Hz findet man den Resonanzpunkt bei ca. 19,3 cm.

Die experimentell ermittelte Schallgeschwindigkeit beträgt 340 m/s.
     
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