Sbírka fyzikálních pokusů

Hrající trubky

Pokus číslo: 2102

• Cíl pokusu

  Cílem toho pokusu je ukázat, že trubky o různých délkách umí vydávat zvuk o různých tónech.

• Teorie

  Zvuk je mechanické vlnění s frekvencemi přibližně 16 Hz až 20000 Hz, na které je citlivé lidské ucho. V každém prostředí se zvuk šíří jako podélné vlnění, to znamená, že kmity jsou rovnoběžné se směrem šíření vlny. V pevných látkách se zvuk může šířit také jako příčné vlnění, při němž jsou kmity kolmé ke směru šíření vlny.

  Rychlost zvuku ve vzduchu o teplotě 20 °C je přibližně 343 m·s⁻¹. Známe-li rychlost zvuku $v$ a jeho vlnovou délku $\lambda$, můžeme vypočítat jeho frekvenci $f$ ze vztahu

  $$f = \frac{v}{λ}.$$

  Trubka vydá tón tak, že do jejího konce udeříme nataženou dlaní. Po úderu se stlačený vzduch začne šířit trubkou, na volném konci trubky se část vlnění odrazí a v trubce vznikne stojaté podélné zvukové vlnění. Frekvence tohoto vlnění závisí na délce trubky.

• Pomůcky

  Jedinou pomůckou jsou hrací trubky o různých délkách. K jejich výrobě potřebujeme instalatérské trubky o průměru přibližně 2 cm, které seřízneme na příslušnou délku, aby trubka vydávala požadovaný tón. Délky trubek odpovídající jednotlivým tónům jsou uvedeny v následující tabulce:

  tón	délka trubky (mm)	frekvence (Hz)
  C1	328	262
  D	290	294
  E	258	330
  F	243	349
  G	216	392
  A	193	440
  H	170	494
  C2	159	523

  Na obr. 1 je zachyceno pět trubek s vyznačením tónu, který trubka po úderu vydává. Trubky jsou označeny barvami, pomocí kterých je pak vytvořen „notový“ záznam (příklad takového záznamu je přiložen v sekci Vzorový výsledek).

  

• Vzorové provedení

  • Tón vzniká úderem nataženou dlaní do jednoho z konců trubky (viz obr. 2).

  

  • S použitím pěti trubek zobrazených na obr. 1 (= pěti různých tónů) lze zahrát například skladby Ovčáci, čtveráci, Běží liška k Táboru nebo Sedí liška pod dubem – ZDE si můžete stáhnout jejich „notový“ zápis v barvách jednotlivých trubek.

• Metodické poznámky

  • Studentům je nutné na úvod předvést, jak se na trubky hraje (jeden úder dlaní = jeden tón).

  • Učitel se při hraní písničky ujímá role dirigenta a ukazuje na příslušné barevné noty ve chvíli, kdy mají být zahrány.

  • S pomocí více různě dlouhých trubek lze zahrát i poměrně komplikované skladby, jak ukazuje například níže uvedené video převzaté z YouTube: