En kran på gafflarna hos en stämgaffel sätter in dem i en resonansvibration , vars frekvens beror på styvheten hos materialet , längden på pinnarna och några andra faktorer. Du kan beräkna frekvensen med en relativt enkel formel , men beräkningen kräver ett antal kallas Youngs modul av materialet. Beskrivning
En stämgaffel är en enkel anordning, som har två lika långa pinnar som möts i mitten som en ” U”-form . Pinnarna är vanligen runda eller fyrkantiga i tvärsnitt och är tunna i förhållande till sin längd, som utgör majoriteten av stämgaffeln höjd . Typiska musikaliska stämgafflar mäter ca 5-8 inches i längd och har ett handtag vid basen . Stämgafflar kan vara passiva , vilket kräver en liten strike att starta vibrationerna , eller de kan ha en enhetsdrivrutin som gör dem vibrerar kontinuerligt. De flesta stämgafflar är standardverk för musikaliska platser , även om vissa är frekvensstandarder för vetenskap eller tidtagning .
Youngs modul
Ingenjörer vill bygga strukturer använder Youngs modul för att avgöra om ett material kommer att hålla upp under en förväntad mängd påfrestningar . Den mäter hur mycket ett material deformeras under påfrestning ; hårdare och starkare substanser såsom stål deformeras mindre än mjuka sådana, såsom trä och plast. Mätningar av Youngs modul för material har enheter av tryck , såsom psi eller gigapascal . I en stämgaffel, måste pinnarna böjas något i botten av U-formen för att dem att vibrera ; det tar tryck för att producera den böj. Youngs modul avgör hur mycket tryck pinnarna tar att få dem att böja sig , och hur mycket de böjer .
Beräkning
Följande formel bestämmer en stämgaffel s frekvens :
f = (1/2 * pi * L ^ 2 ) * sqrt ( A * E /rho ) katalog
F är frekvensen i cykler per sekund , pi = 3,14159 , är L tine längd, sqrt ( ) är kvadratroten funktion , A är tvärsnittsarean av pinnarna , E är Youngs modul för pinnens material och rho är densiteten hos materialet. Kom ihåg att när längden ökar , minskar frekvensen , och som tvärsnittet , och Youngs modul ökar, f ökar. Addera Temperatur
Implicit men uttrycks inte i ovanstående frekvens formel är förhållandet mellan Youngs modul och temperatur . Många ämnen mjuknar när temperaturen ökar och stelnar när den minskar . Detta ändrar materialets svar på stress och dess Youngs modul . Om du värma en stämgaffel, minskar dess resonansfrekvens , eftersom dess Youngs modul minskar. Denna minskning är en långsam , dock . Denna formel visar att frekvensen varierar som kvadratroten av Youngs modul . Frekvensen är fortfarande exakt för de flesta praktiska ändamål 50-100 grader Fahrenheit . Addera