Glas "zerschallen"

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Strayk
Neuling

#1 erstellt: 10. Jul 2004, 19:43

Hallo allerseits!

Ich mach grad im LK Physik Facharbeit über Eigenfrequenzen von Gegenständen, und da bau ich das Experiment, dass man nur mit Schall z.B. ein Weinglas kaputtmachen kann.
Dies erreicht man, indem man das Testobjekt mit einer konstanten Frequenz beschallt, die seiner Eigenfrequenz entspricht.

Ich hatte vor, einen Lautsprecher in eine Plexiglasbox so 0,5m x 0,5m x 0,5m (ungefähr, eher kleiner) zu montieren, damit man ausserhalb der Testbox halt nicht so ne grosse Lärmbelästigung hat, weil man, damit das Glas dann zerspringt, ungefähr 125Phon, bei Eigenfrequenzen von Glas bei 200Hz - 2000Hz also etwa 125dB braucht

Jetzt meine Frage:

Wie kann ich das am einfachsten, und vor allem billigsten, realisieren, dass ich da Frequenzen von ~ 0,2 - 2kHz hinkrieg, und vor allem, dass ich da 125dB schaff?
Das "Testobjekt"

kann so bis 10cm vor dem Lautsprecher stehen, denk ich mir mal, damit halt Splitter den Lautsprecher nicht beschädigen.
Da die Box ja geschlossen ist, verstärkt sich doch da der Schalldruck, der auf das Testobjekt wirkt, und deshalb würd doch auch ein weniger starker Lautsprecher reichen, oder?
Was für ein System wär da am besten und vor allem billigsten?

Bitte Hilfe,

Chris

tom2206
Ist häufiger hier

#2 erstellt: 12. Jul 2004, 17:55

hallo,

hast du bereits irgendwelche boxen oder zumindest einen mitteltöner?
ich denke ein 10-16cm chassis in einer passenden box das über 88db/w/m hat und mehr als 100 watt aushält und der verstärker das auch liefert sollte dass schaffen wenn der abstand 10cm beträgt.
ok, was heist ich denke, ich habs mit einem programm ausgerechnet

ein passendes chassis sollte man schon finden können falls du es selbst bauen willst aber ich würde eine bereits vorhandene box nehemen die am besten mehr als 90db wirkungsgrad hat. vielleicht kann man die ja leihen, geht ja auch nichs kapput solange die sinusbelastbarkeit der box nicht überstiegen wird.
dann nimmst du am besten einen sinusgenerator der z.b. in winLSD enthalten ist, das programm ist kostenlos und die töne werden von der soundkarte generiert.
wenn du das programm hast kannst du auch nochmal nachrechnen wieviel wirkungsgrad die box braucht.
habe die adresse für das programm leider nichtmehr.

grüße
tom

[Beitrag von tom2206 am 12. Jul 2004, 17:56 bearbeitet]

stadtbusjack
Inventar

#3 erstellt: 12. Jul 2004, 18:00

Moin,

da wäre ich vorsichtig! Ich habe meine Facharbeit über ein ähnliches Thema (Raumresonanzen) geschrieben und ich hab mich nicht getraut, obwohl ich 94dB Klipsch LS habe. Die Belastbarkeit der Box sagt da auch nicht viel aus, es zählt allein die Belastbarkeit des Chassis, in dessen Frequenzbereich die Resonanzfrequenz der Kugel liegt. Mein Hochtöner wird z.B. bei 2000Hz abgeregelt, was aber nicht heißt, dass er darunter gar nichts mehr abbekommen würde! Und wenn der LS zwar 100W verträgt, der Hochtöner aber nur 10W und du gibst ihm ein 2000Hz Sinussignal mit 100W verstärkt, ist u.U. der Hochtöner hinne.

Peter_Wind
Inventar

#4 erstellt: 12. Jul 2004, 18:11

http://www.kopfball-...eriment=244&dr=datum

Wissenschaftliche Erläuterung

Der Ton, der zu hören ist, wenn man mit einem Löffel gegen ein Glas schlägt, wird als Eigenfrequenz (die "Schwingung" des Glases) bezeichnet. Die Frequenz ist nichts anderes als das, was wir als Tonhöhe empfinden. Beschallt man ein Glas mit einem Lautsprecher, wird es durch die Schallwellen in Schwingung versetzt. Das reicht aber bei Weitem nicht aus, um es zum Zerspringen zu bringen.

Dafür müssen zwei weitere Punkte erfüllt sein:

Erstens muss die Lautstärke (die Amplitude) groß genug sein, damit überhaupt eine genügend große Kraft am Glas ansetzen kann. Es braucht einen sehr lauten Ton, der längere Zeit konstant gehalten wird. Der Mensch hat aber einfach nicht genug Luft. Auch eine noch so geübte Sängerin muss immer mal wieder Atem holen - und abgesehen davon singt noch die kräftigste Sopranistin zu leise. Mit einem Tongenerator kann man allerdings ohne Probleme Gläser zerspringen lassen, sofern er genügend Schalldruck erzeugt.

Viel wichtiger ist aber zweitens, dass man die so genannte Eigenfrequenz (s.u.) des Glases nutzt. Liegen die Eigenfrequenz des Glases und die Erregerfrequenz des Lautsprechers sehr nahe beieinander, schaukeln sich die Schwingungen (bei genügender Lautstärke) immer mehr auf, so dass das Glas am Ende zerspringt.

Man kennt das Phänomen aus dem Alltag, wenn bei hohen Geschwindigkeiten im Auto etwas unaufhörlich brummt oder rattert (bspw. der Fensterhebel oder etwas am Armaturenbrett. Das liegt daran, dass der vom Motor erzeugte Ton der Eigenfrequenz des jeweiligen ratternden Gegenstandes entspricht. Man hört also im Grunde ein ständiges Vibrieren.
Weitere Erläuterungen

tom2206
Ist häufiger hier

#5 erstellt: 12. Jul 2004, 18:16

stimmt hast recht, dann bleibt aber immernoch die möglichkeit einen einzellnen mitteltöner oder auch 2 (oder kann es da zu auslöschungen kommen?) in einer passenden box an einen verstärker anzuschliesen.
mann müsste allerdings zuerst ein glas haben von dem man die genaue eigenfrequenz weis und dann einen lautsprecher aussuchen der in seinem frequenzdiagramm dort gerade eine spitze hat oder zumindest keine senke.
vielleicht hat ein bekannter auch eine box mit genügend belastbarkeit, dann kann man es ja mal dort ausprobieren.
jetzt müsste man nur noch die genaue eigenfrequenz des glasses kennen

du könntst vielleicht mit dem finger oben am rand über das glass fahren wenn ganz wenig wasser im glass bis ein ton dabei rauskommt, dann nimmst du den sinusgenerator und versuchst ungefähr den selben ton zu bekommen. das sollte dann ungefähr die eigenfrequenz sein oder?

[Beitrag von tom2206 am 12. Jul 2004, 19:26 bearbeitet]

stadtbusjack
Inventar

#6 erstellt: 12. Jul 2004, 21:09

Moin,

ich würde dafür eine runde Christbaumkugel nehmen. Da ist die Eigenfrequenz leichter zu bestimmen, außerdem ist das Glas dünner.

tom2206
Ist häufiger hier

#7 erstellt: 12. Jul 2004, 22:10

eine kugel ist aber von der bauform recht stabil und neigt eigentlich kaum zum schwingen. du brachst ja nur mal mit dem finger dagegenglopfen. zumindest nachwingen wird die kugel kaum.
man kanns ja mal ausprobiern aber ich würde ein, ok wenns nich zu teuer ist, ganz dünnes weinglass nehmen mit einem grossen kelch.
ich denke aber dass strayk dass eh weis.
aber vom lautsprechertechnischen ist das auf jeden fall mit einem mitteltöner machbar. man muss halt nur den richtigen nehmen

Strayk
Neuling

#8 erstellt: 13. Jul 2004, 18:19

Hallo!!

Danke für eure Beiträge!

Also das mit dem Testobjekt, wie das beschaffen sein muss etc. ist mir schon alles klar!

Ich dachte mir, ich bau halt eine einzige Chassis so in eine 0,5m x 0,5m x 0,5m Plexiglaskiste rein, dass sie nach innen strahlt und stell da das Testobjekt rein, ca. 10cm von der chassis entfernt.

Da ich mich nicht so gut, oder um genau zu sein gar nicht

mit Lautsprechern auskenn, würde ich euch bitte um konkrete Vorschläge für den Lautsprecher bitten!
Also Frequenz sollte von ~300 - 1800 Hz gehen, in 10cm Abstand in dieser geschlossenen Kiste sollen etwa 125dB herrschen. Sinusgenerator hab ich, Verstärker auch, was wäre da für ne Chassis am besten??

Wäre auch nett wenn ihr mir sagt wie man von den Lautsprecherherstellerangaben auf den Schalldruck in 10cm Abstand bei der und der Frequenz kommt, dann kann ich auch selber schaun!

Danke schon mal,
Chris

tom2206
Ist häufiger hier

#9 erstellt: 13. Jul 2004, 19:54

für die entfernung von 10 cm nimmst du einfach den angegebenen wirkungsgrad +20db
allerdins ist das problem dass der ls nicht auf jeder frequenz gleich laut ist und 1500hz sind doch schon ein recht grosser frequenzbereich.
wenn du auf nummer sicher gehn willst nimmst du einen pa tief- mitteltöner, der ca 95db/w schafft kostet ca 60euro auf die qualität kommt es ja nicht so an

z.b. mit dem cpa8-100 oder auch einem etwas kleinerem modell was anderes fällt mir gerade nicht ein, kommt du auf 135db/10cm mit 100W.
ich denke nicht dass der bei irgendeiner frequenz 125db annähernd unterschreitet zumal er angeblich 10db lauter also doppelt so laut ist wie gewünscht.
den cpa8-100 kannst du bei conrad elektronik für 80€ bekommen aber ich denke es gibt auch billigere alternativen.

wenn du selbst suchen möchtest sollte der lautsprecher folgende sachn erfülln:

frequenzbereich mindestens 100-3000hz
wirkungsgrad sicherheitshalber: >93db/w/m (bzw.>93db/2,83v/m)

ansonsten nur noch darauf achten dass der anbieter seriös ist da sonst manchmal grosse abweichungen in den angaben sind.

gruß
thomas

roli63
Ist häufiger hier

#10 erstellt: 15. Jul 2004, 19:33

Jetzt meine Frage:

Wie kann ich das am einfachsten, und vor allem billigsten, realisieren, dass ich da Frequenzen von ~ 0,2 - 2kHz hinkrieg, und vor allem, dass ich da 125dB schaff?
Das "Testobjekt"

Frag doch einfach mal beim ZDF nach,da gab es ja unter anderem mal die Knoff-Hoff-Show,und dort wurde eben jenes Experiment vorgeführt,ein Glas mit passender Eigenfrequenz mittels LS zum zerspringen zu bringen.Dann gibt es ja auch noch Quarks&Co.,da wurde bestimmt auch schon einmal ein ähnliches Experiment gemacht-ich glaube Hessischer Rundfunk.TV bildet eben manchmal doch,oder? ;-)

Roland

audiohobbit
Inventar

#11 erstellt: 28. Okt 2004, 01:53

schon bisschen alt der Thread, bin da grad drüber gestolpert. Würde mich interessieren, obs denn geklappt hat!?

Mein erster Gedanke wäre ja ein Mitteltonhorn aus dem PA-Bereich gewesen.
Und die Ohropax für die Schulklasse nicht vergessen...

THE_ZEUS
Schaut ab und zu mal vorbei

#12 erstellt: 17. Jan 2005, 19:25

Hallo,

mache gerade das gleiche als Abschlussarbeit.

Wie geht das?

Hat es geklappt?

ZEUS

derboxenmann
Inventar

#13 erstellt: 27. Jan 2005, 20:10

Ich hab den Test auch schon gesehen, schon 2mal...

Beim Ersten mal hatten Sie einen BEYMA Horntreiber, ich glaub einen CP350 oder sowas, das sah vielleicht aus, ging ab wie hölle.

Beim 2ten Mal hatten sie einen 20cm Miteltöner, der sich aber während des Versuchs verabschiedet hat, Membran gerissen etc...