Eine Stimmgabel ist ein akustischer Resonator in der Form einer zweizackigen Gabel mit den Zacken (Zinken), die von einer U-förmigen Bar von elastischem Metall (gewöhnlich Stahl) gebildet sind. Es schwingt bei einem spezifischen unveränderlichen Wurf, wenn gesetzt, mit, durch das Anschlagen davon gegen eine Oberfläche oder mit einem Gegenstand vibrierend, und strahlt einen reinen Musikton nach dem Warten auf einen Moment aus, um einigen hohen Obertönen zu erlauben, auszusterben. Der Wurf, den eine besondere Stimmgabel erzeugt, hängt von der Länge der zwei Zacken ab. Sein Hauptgebrauch ist als ein Standard des Wurfs, um andere Musikinstrumente abzustimmen.

Beschreibung

Die Stimmgabel wurde 1711 vom britischen Musiker John Shore, Sergeant Trumpeter und Lutenist zum Gericht erfunden, das Teile spezifisch für ihn sowohl durch George Frideric Handel als auch durch Henry Purcell schreiben lassen hat.

Der Hauptgrund dafür, die Gabel-Gestalt zu verwenden, besteht darin, dass, verschieden von vielen anderen Typen von Resonatoren, sie einen sehr reinen Ton, mit dem grössten Teil der Schwingenergie an der grundsätzlichen Frequenz, und wenig an den Obertönen (Obertöne) erzeugt. Der Grund dafür besteht darin, dass die Frequenz des ersten Obertons über 5/2 = 25/4 = 6¼mal das grundsätzliche (ungefähr 2½ Oktaven darüber) ist. Vergleichsweise ist der erste Oberton einer vibrierenden Schnur oder Metallbar nur eine Oktave über dem grundsätzlichen. So, wenn die Gabel geschlagen wird, tritt wenig von der Energie in die Oberton-Weisen ein; sie sterben auch entsprechend schneller aus, das grundsätzliche verlassend. Es ist leichter, andere Instrumente mit diesem reinen Ton abzustimmen.

Ein anderer Grund dafür, die Gabel-Gestalt zu verwenden, besteht darin, dass, wenn sie in seiner Hauptweise vibriert, der Griff oben und unten vibriert, weil sich die Zacken einzeln und zusammen bewegen. Es gibt einen Knoten (Punkt keines Vibrierens) an der Basis jeder Zacke. Die Griff-Bewegung ist klein, der Gabel erlaubend, durch den Griff gehalten zu werden, ohne das Vibrieren zu befeuchten, aber es erlaubt dem Griff, das Vibrieren einem Resonator zu übersenden (wie der hohle rechteckige Kasten häufig verwendet), der den Ton der Gabel verstärkt. Ohne den Resonator (der so einfach sein kann wie eine Tabellenspitze, zu der der Griff gedrückt wird) ist der Ton sehr schwach. Der Grund dafür besteht darin, dass die durch jede Gabel-Zacke erzeugten Schallwellen 180 ° gegenphasig mit dem anderen sind, so in einer Entfernung von der Gabel mischen sie sich ein und annullieren größtenteils einander. Wenn eine gesunde fesselnde Platte zwischen den Zacken einer vibrierenden Gabel gleiten lassen wird, die Wellen reduzierend, die das Ohr von einer Zacke erreichen, hat das Volumen gehört wird wirklich wegen der Verminderung dieser Annullierung zunehmen.

Obwohl kommerzielle Stimmgabeln normalerweise auf den richtigen Wurf an der Fabrik abgestimmt werden, können sie wiederabgestimmt werden, indem sie Material von den Zacken ablegen. Feilstaub der Enden der Zacken erhebt den Wurf, während der Feilstaub des Inneren der Basis der Zacken es senkt.

Zurzeit lässt die allgemeinste Stimmgabel das Zeichen = 440 Hz erklingen, weil das der Standardkammerton ist, der als stimmendes Zeichen von einigen Orchestern, es verwendet wird, der Wurf der zweiten Schnur der Geige, der ersten Schnur der Viola und einer Oktave über der ersten Schnur des Cellos, alle gespielt offen seiend. Stimmgabeln, die von Orchestern zwischen 1750 und 1820 größtenteils verwendet sind, hatten eine Frequenz = 423.5 Hz, obwohl es viele Gabeln und viele ein bisschen verschiedene Würfe gab. Standardstimmgabeln sind verfügbar, die bei allen Musikwürfen innerhalb der Hauptoktave des Klaviers und anderen Würfen vibrieren. Wohl bekannte Hersteller von Stimmgabeln schließen Ragg und John Walker, beide von Sheffield, England ein.

Der Wurf einer Stimmgabel kann sich ein bisschen mit der Verwitterung und Temperatur ändern. Eine Abnahme in der Frequenz eines Vibrierens in 21,000 für jeden °F Änderung ist für eine Stahlstimmgabel typisch. Die Standardtemperatur ist jetzt 68 °F (20 °C), aber 59 °F (15 °C) ist ein älterer Standard. Die Würfe eines Musikinstruments wie ein Organ sind auch der Schwankung mit der Temperaturänderung unterworfen.

Berechnung der Frequenz

Die Frequenz einer Stimmgabel hängt von seinen Dimensionen und dem Material ab, von dem es gemacht wird:

Wo:

• f ist die Frequenz, an der die Gabel im Hertz vibriert.
• 1.875 die kleinste positive Lösung weil (x) Totschläger (x) =-1.
• l ist die Länge der Zacken in Metern.
• E ist das Modul des Jungen des Materials, von dem die Gabel in pascals gemacht wird.
• Ich bin der zweite Moment des Gebiets des Querschnitts in Metern zur vierten Macht.
• ρ ist die Dichte des Materials, von dem die Gabel in Kilogrammen pro Kubikmeter gemacht wird.
• A ist die Querschnittsfläche der Zacken (Zinken) in Quadratmetern.

Das Verhältnis in der Gleichung kann oben als umgeschrieben werden

wenn die Zacken vom Radius r und zylindrisch

wenn die Zacken rechteckigen Querschnitt durch die Breite entlang der Richtung der Bewegung haben.

Gebrauch

Gabeln sind traditionell verwendet worden, um Musikinstrumente abzustimmen, obwohl elektronische Tuner sie in vielen Anwendungen ersetzen. Stimmgabeln können elektrisch, durch das Stellen von Elektromagneten in der Nähe von den Zacken gesteuert werden, die einem elektronischen Oszillator-Stromkreis beigefügt werden, so dass ihr Ton nicht ausstirbt.

In Musikinstrumenten

Mehrere Tastatur-Musikinstrumente mit Stimmgabeln ähnlichen Aufbauten sind gemacht, aus ihnen am populärsten worden, das Klavier von Rhodos seiend, das Hämmer hat, die Aufbauten schlagen, die an demselben Grundsatz wie Stimmgabeln arbeiten, und elektrische Erweiterung des erzeugten Tons verwendet. Früher hat unverstärkter dulcitone Stimmgabeln direkt verwendet; es hat unter dem Unwohlsein des Volumens gelitten.

In Uhren und Bewachungen

Der Accutron, eine elektromechanische Bewachung, die von Max Hetzel entwickelt ist und von Bulova verfertigt ist, die 1960 beginnt, hat eine 360-Hertz-Stahlstimmgabel verwendet, die durch eine Batterie als sein timekeeping Element angetrieben ist. Die Gabel hat ihm erlaubt, größere Genauigkeit zu erreichen, als herkömmliche Gleichgewicht-Radbewachungen. Der brummende Ton der Stimmgabel konnte gehört werden, als die Bewachung zum Ohr gehalten wurde.

Die meisten heutigen Quarzuhren und Bewachungen verwenden 32,768-Hz-Quarzstimmgabeln für timekeeping.

Medizinischer und wissenschaftlicher Gebrauch

Eine Alternative zur üblichen A440 diatonischen Skala ist die des philosophischen oder wissenschaftlichen Wurfs mit dem Standardwurf von C512. Gemäß Rayleigh wurde die Skala von Physikern und akustischen Instrument-Schöpfern verwendet. Die Stimmgabel, die John Shore Handel gegeben hat, gibt einen Wurf von C512.

Stimmgabeln, gewöhnlich C512, werden von medizinischen Praktikern verwendet, um ein Hören eines Patienten zu bewerten. Tiefer aufgestellte (gewöhnlich C128) werden auch verwendet, um Vibrieren-Sinn als ein Teil der Überprüfung des peripherischen Nervensystems zu überprüfen.

Stimmgabeln spielen auch eine Rolle in mehreren alternativen Medizin-Modalitäten, wie sonopuncture und Widersprüchlichkeitstherapie.

Radarpistole-Kalibrierung

Eine Radarpistole, die normalerweise verwendet ist, für die Geschwindigkeit von Autos oder Bällen in Sportarten zu messen, wird gewöhnlich mit Stimmgabeln kalibriert.

Statt der Frequenz werden diese Gabeln mit der Kalibrierungsgeschwindigkeit und dem Radarband etikettiert (z.B. X-Band oder K-Band), für den sie kalibriert werden.

In Gyroskopen

Verdoppelt und H-Typ von Stimmgabeln werden für den taktischen Rang verwendet, der Struktur-Gyroskope wie QuapasonTM und verschiedene Typen von MEMS Vibrieren lässt.

Siehe auch

• Elektronischer Tuner
• Wurf-Pfeife

Links

• Onlinetuningfork.com, eine Online-Stimmgabel mit dem Makromediablitz-Spieler.
• Usneurologicals.com, zahlreiche Beispiele des medizinischen Gebrauches von Stimmgabeln.