A jelenség a következő: melegíts egészen forróra egy kis vizet, legjobb az egész régi, vastagfalú, hőálló üveg kávés pohár, szórd bele a nescafét, kis kanállal gyorsan keverd meg, közben néha ütögesd meg a pohár szélét, az szép csengő hangot fog adni, melynek frekvenciája alapból attól függ, hogy mennyi folyadékot töltöttünk bele, ugyanis a rezgő össztömeg négyzetgyökével arányos a frekvencia, tehát minél több folyadék van benne, annál mélyebb hangot fog adni. Aki ügyes, több poharat behangolva folyadékkal szép harangjátékot is produkálhat.
Maradjunk a nescafé készítésének metódusánál. Ha keverés közben sűrűn kocogtatjuk a kanállal az üvegpohár szélét, a hang egyre magasabb lesz. Újra keverve, a jelenség ugyanaz, ha nem is annyira tiszta, mint rögtön az elején.
Nagy kérdés: mi az oka ennek az egésznek? Azt rögtön mondhatom, hogy nem egyszerű problémáról van szó, ami néhány mondat után világos lesz!
A jelenséget legelőször kb. 30 évvel ezelőtt saját konyhánkban tapasztaltam, nagyon meglepett. Abban az időben a fizika tanároknak továbbképzésre kellett járni rendszeresen, mi választhattuk meg, hogy hová. Volt egy debreceni egyetemi tanárunk, akinek a képzéseit rendszeresen látogattuk, azért is, mert jól ismertük, és jelszavunk az volt, hogy mindegy, mi a téma, mi ott akarunk lenni. Egyébként ő volt az, aki a régi (pl. Spectrum) számítógépekre komoly fizikai szimulációs programokat írt, nagy élmény volt mindig az előadása. Egy alkalommal elmondtam neki ezt a tapasztalatot, első hallásra megvakarta a fejét és azt mondta: "Ez a jelenség biztosan így van?" Nem volt időnk sokáig agyalni rajta, magam tovább kísérleteztem és gondolkodtam.
Kipróbáltam a dolgot másképpen, melegítettem tiszta vizet, kocogtattam, semmi lényeges. A következő az volt, hogy próbáltam visszaemlékezni a gyermekkoromra. Ez némileg pozitív irányba lendített, mert abban az időben nagyon szerettük a málnaszörpöt (Rejtő Jenő ezt ' málnaszőr'- nek emlegeti, amit Piszkos Fred kevergetett és ez semmi jót sem jelentett), ha ezt kevergetjük, a szódavíz ugyanilyen dolgot produkál, már akkor észre lehet venni, amikor a szódavíz sok-sok buborékkal áramlik a pohárba, egyre emelkedik a hangmagasság (tessék kipróbálni!).
Innen kezdve már van valami kapaszkodó. Hangsúlyozom, ez csak az általam felállított elmélet, tapasztalatok, kísérletek alapján.
Elképzelésem alapján az oldódás és a keverés az alapja mindennek. A nescafé por nagyon intenzíven oldódik, hozzávéve a keveredést, rengeteg légbuborék kerül a folyadékba. Kezdetben sok nagy buborék, majd egyre kisebbek. Ezek megbontják a folyadék egyneműségét, benne a hang frekvenciái közül a mélyebbek jobban elnyelődnek, a magasak akkor érvényesülnek, ha a buborékok nagyon kicsinyek, mert jobban szóródnak (lásd szódavíz, ugyanaz a tapasztalat). Az újabb kavargatással frissen ismét nagy méretű buborékok kerülnek be, és a jelenség ugyanúgy folyik le, csak nem annyira markáns, mert az oldódás már nem segít be.
A még részletesebb magyarázathoz már elég sok fizikai ismeretre van szükség, többek között az effajta rezonancia és elnyelődési jelenségek okozzák azt, hogy az egyszerű deszkalapra készített hegedű vagy a lapgitár csak cincog, a doboz adja ki a rezonancia alapján a sok komponensből álló ún. színezett hangot a megfelelő hangerővel, ilyesmit csinál a kávés pohár is, és teljesen mindegy, hogy kávé vagy más oldódó anyag van benne. Pl. a friss szódavizet fülelve jól hallható az egyre magasodó, bár nem annyira zenei hang, ahogyan egyre kisebb buborékok pattannak szét a felszínen.
Ha valakinek van asztali dísztárgynak használt tengeri kagylója, bele hallgatózva egy fix frekvenciájú hangot hallunk, ami nem más, mint saját vérkeringésünk zaja, ennek egy adott frekvenciáját a légoszlop rezonanciája felerősíti, a többi frekvencia alig hallatszik (nevezik ezt egyébként Helmholtz rezonátornak). A hang terjedését, frekvenciáját egyébként az anyagok, pl. a víz vagy a levegő sűrűsége is befolyásolhatja, ez is helyes megállapítás, de alapvetően a buborékok mérete, amit én alapvetően leglényegesebbnek tartok a magyarázatot illetően.
Hát elég terjedelmesre sikerült, és nagyrészt az elmondottak túl mutatnak a középiskolai fizika tananyag határain, de sok más jelenséget vagy bármit megfigyelve észrevehetjük, hogy mindenütt a fizika vesz körül bennünket, alig tudnánk olyan dolgot említeni, minek ne lenne köze a fizikához.
Nagyon örültem a kérdés feltevésének, elég érdekes és összetett magyarázat kell a válaszhoz, remélem, nem tévedtem benne sokat!
Juhász Zoltán
nyugdíjas matematika, fizika, informatika szakos tanár
Köszönjük a magyarázatot, remélem, hogy ti is legalább annyira élveztétek ezt az öt perces továbbképzést, mint én, amikor megkaptam a kérdésemre a választ.
Nincsenek megjegyzések:
Megjegyzés küldése