การสั่นพ้องของเสียง (Sound Resonance)

หมายถึงการที่ทำให้อากาศที่อยู่ในกล่องหรือในท่อสั่นด้วยความถี่ธรรมชาติ  อากาศก็จะสั่นด้วยแอมปลิจูดมากขึ้นเรื่อยๆ ทำให้เกิดเสียงดังมากขึ้นกว่าปกติ เราเรียกปรากฎการณ์นี้ว่า  การสั่นพ้องของเสียง  หรือการที่เราให้ความถี่เสียงที่มีค่าเท่ากับความถี่ธรรมชาติของวัตถุในช่วงเวลาหนึ่งก็สามารถทำให้วัตถุสั่นด้วยแอมปลิจูดมากขึ้นเรื่อยๆ จนอาจทำให้วัตถุเสียหายได้ เช่น นักร้องเสียงโซบราโน สามารถออกเสียงจนทำให้แก้วแตกได้

การสั่นพ้องของเสียง

 

รูป แสดงการสั่นพ้องของส้อมเสียงอันที่สอง เนื่องมาจากความถี่ของคลื่นเสียงจากส้อมเสียงอันที่หนึ่ง

 

การสั่นของเส้นเชือกที่ขึงตึง
เกิดคลื่นนิ่งในเส้นเชือก ทำให้เกิดเสียง ซึ่งเป็แหล่งกำเนิดเสียงของเครื่องดนตรีประเภทเครื่องสายทั้งหลาย เช่น กีตาร์ ซอ ไวโอลิน เปียนโน เป็นต้น

 

รูป แสดงจำนวนลูปของคลื่นนิ่งในเส้นเชือก ที่ขึงตึง ยาว  L  จะสามารถเกิดคลื่นนิ่งที่มีตวามยาวคลื่นได้หลายค่า หรือเขียน เป็นสมการความสัมพันธ์ ได้ว่า

เมื่อ  n = 1, 2, 3, ..   ความถี่   เรียกว่า ฮาร์มอนิกที่  n

เนื่องจากอัตราเร็วคลื่นในเส้นเชือกมีค่าขึ้นอยู่กับความตึงเชือก T   และมวลต่อหน่วยความยาว  μ

ดังนั้นจึงเขียนได้ว่า 

การสั่นของลำอากาศในท่อ

ท่อปลายปิดข้างหนึ่ง เมื่ออากาศในท่อสั่นตามยาว โดยอิสระจะเกิดคลื่นนิ่งขึ่นในท่อ ปลายปิดจะเป็นตำแหน่งบัพ(ของการกระจัด) ปลายเปิดจะเป็นตำแหน่งปฎิบัพ(ของการกระจัด) ดังนั้น ถ้าท่อยาว  L 

 

            รูป แสดงจำนวนลูปของคลื่นนิ่งในท่อปิดด้านหนึ่ง ยาว  L  จะสามารถเกิดคลื่นนิ่งที่มีตวามถี่ได้หลายค่า หรือเขียน เป็นสมการความสัมพันธ์ ได้ว่า

              เมื่อ  n = 1, 3, 5, ..   ความถี่   เรียกว่า ฮาร์มอนิกที่  n  และ เป็นอัตราเร็วของเสียงในอากาศขณะนั้นซึ่งมีค่าขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ คือ 

          

4.2  ท่อปลายเปิดสองข้าง เมื่ออากาศในท่อสั่นตามยาว โดยอิสระจะเกิดคลื่นนิ่งขึ่นในท่อ ปลายเปิดทั้งสองข้างจะเป็นตำแหน่งปฎิบัพ(ของการกระจัด) ดังนั้น ถ้าท่อยาว  L 

 

 

            รูป แสดงจำนวนลูปของคลื่นนิ่งในท่อปิดสองด้าน ยาว  L  จะสามารถเกิดคลื่นนิ่งที่มีตวามถี่ได้หลายค่า หรือเขียน เป็นสมการความสัมพันธ์ ได้ว่า

              เมื่อ  n = 1, 2, 3, ..   ความถี่   เรียกว่า ฮาร์มอนิกที่  n  และ เป็นอัตราเร็วของเสียงในอากาศขณะนั้นซึ่งมีค่าขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ คือ 

 

การทดลองเรื่องการสั่นพ้องของเสียง (Sound Resonance)

หมายถึงการที่ทำให้อากาศที่อยู่ในกล่องหรือในท่อสั่นด้วยความถี่ธรรมชาติ  อากาศก็จะสั่นด้วยแอมปลิจูดมากขึ้นเรื่อยๆ ทำให้เกิดเสียงดังมากขึ้นกว่าปกติ เราเรียกปรากฎการณ์นี้ว่า  การสั่นพ้องของเสียง  หรือการที่เราให้ความถี่เสียงที่มีค่าเท่ากับความถี่ธรรมชาติของวัตถุในช่วงเวลาหนึ่งก็สามารถทำให้วัตถุสั่นด้วยแอมปลิจูดมากขึ้นเรื่อยๆ จนอาจทำให้วัตถุเสียหายได้ เช่น นักร้องเสียงโซบราโน สามารถออกเสียงจนทำให้แก้วแตกได้

รูป แสดงอุปกรณ์ที่ใช้ทำการทดลองเรื่องการสั่นพ้องของเสียงทำให้เกิดคลื่นนิ่งในท่อปลายปิดด้านหนึ่ง

           5.  ความถี่ธรรมชาติของวัตถุแผ่นบาง  แผ่นวัตถุบางที่อ่อนตัวและถูกขึงให้ตึงหรือตรึงขอบได้ เช่น แผ่นหน้ากลอง เมื่อทำให้สั่นจะสั่นด้วยความถี่ธรรมชาติได้หลายค่า  การศึกษาเกี่ยวกับความถี่ธรรมชาติของแผ่นวัตถุบางนี้มีประโยชน์มากในการออกแบบไดอะแฟรมของลำโพง

 

 รูป แสดงการสั่นที่ความถี่ธรรมชาติของแผ่นบางรูปวงกลม