גל קול נוצר ע"י חפץ מתנודד בתדירות שאוזנינו יכולה לקלוט. לכל חפץ יש תדירות אחת או קבוצה של תדירויות בהן הם נוטים להתנודד בעוצמה גדולה משמעותית מאשר בכל התדירויות האחרות. תדירות זו נקראת התדירות הטבעית של החפץ. לחליל ולאנטנה של רדיו תדירות טבעית אחת; לעומתם לעיפרון יש קבוצה של כמה תדירויות טבעיות. גם למיתר גיטרה יש כמה תדירויות טבעיות, אך בשונה מעפרון, הן קשורות זו לזו בקשר מתמטי (כפי שגילה פיתגורס). זו הסיבה לכך שגיטרה נשמעת יותר מוזיקלית מעפרון. אפשר לשנות את התדירויות האלה ע"י לחיצה על המיתר ושינוי אורכו.
כאשר נוקשים על כוס בעדינות, או מעבירים עליה אצבע, אנחנו למעשה מכריחים אותה להתנודד בתדירות הטבעית שלה (להדהד, באנגלית resonate). שפת הכוס וצדיה נעים פנימה והחוצה במהירות (כמה מאות פעמים בשנייה, מהר מכדי שעינינו תוכל לעקוב). האצבע מחליקה ונדבקת לשפת הכוס לסירוגין, פעולה המעבירה אנרגיה למולקולות החומר ממנו עשויה הכוס, וגורמת להן להדהד. בנוסף לכך, תנועת היד המעגלית מייצרת גל הד הנע לאורך שפת הכוס. מולקולות הכוס מעבירות את האנרגיה למולקולות האוויר שבסביבתה, שבתורן מייצרות גל קול באותה תדירות שמגיע לאוזנינו ונתפס כצליל. אופי הצליל שמתקבל תלוי בתכונות המכניות של הכוס: צורתה, גובהה, עובייה, החומר ממנו היא עשויה, וגם כמות הנוזל בתוכה.
כיצד משפיעה כמות הנוזל בכוס על גובה הצליל? כאשר גל ההד נע סביב הכוס, הוא גורר איתו מולקולות מים, ומייצר גל מים שאפשר לראותו בסמוך לקיר הכוס (תוכלו לראות זאת בבירור אם תמלאו את הכוס במים כמעט עד סופה). מולקולות המים הנגררות מגדילות את המסה של התווך בו נוצר הגל ולכן מקטינות את תדירותו (התלויה באופן הפוך במסה).
ראו במדור ניסויי מדע בבית - הוראות מפורטות איך תוכלו לנגן על כוס בעצמכם (בקישור).
ולסיום - כמה צלילים מוכרים
מאת: נעה זמשטיין
המחלקה לפיזיקה כימית
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
