Savartovo kolo - Savart wheel
Savartův kolo je akustické zařízení pojmenoval podle francouzského fyzika Félix Savartovým (1791-1841), který byl původně koncipovaný a vyvinutý anglický vědec Robert Hooke (1635-1703).
Karta držená na okraji roztočeného ozubeného kola vydá tón, jehož výška se mění s rychlostí kola. Mechanismus tohoto druhu, vyrobený pomocí mosazných kol, umožnil Hookovi produkovat zvukové vlny o známé frekvenci a v roce 1681 Královské společnosti předvést, jak se výška týká frekvence. Pro praktické účely bylo Hookovo zařízení brzy nahrazeno vynálezem ladicí vidlice .
Asi sto a půl po Hookeově práci tento mechanismus znovu převzal Savart pro vyšetřování rozsahu lidského sluchu. V roce 1830 byl Savart schopen postavit velká, jemně ozubená mosazná kola produkující frekvence až 24 kHz, která se zdají být prvními umělými ultrazvukovými generátory na světě . V pozdějším 19. století se Savartova kola používala také při fyziologických a psychologických vyšetřováních vnímání času .
V dnešní době se Savartova kola běžně předvádějí na přednáškách z fyziky, někdy jsou poháněna a ozvučována vzduchovou hadicí (místo mechanismu karty).
Popis
| Externí video | |
|---|---|
 Ukázka kol Savart s různým počtem zubů
|
Základní zařízení se skládá z rohatkového kola s velkým počtem rovnoměrně rozmístěných zubů. Když se kolečkem pomalu otáčíte, zatímco okraj karty drží proti zubům, je slyšet řada výrazných kliknutí. Když se kolo rychle roztočí, vydá pronikavý tón, zatímco pokud se kolečku nechá otáčet pomaleji, tón postupně klesá ve výšce. Protože frekvence tónu je přímo úměrná rychlosti, kterou zuby zasáhnou kartu, lze Savartovo kolo kalibrovat, aby poskytlo absolutní míru výšky tónu. Lze také připevnit více kol různých velikostí, nesoucích různý počet zubů, aby bylo možné vyrábět několik stoupání (nebo akordů ), zatímco se náprava otáčí konstantní rychlostí.
Hookovo kolo
Hooke začal pracovat na svém kole v březnu 1676 ve spojení s proslulým hodinářem Thomasem Tompionem , po rozhovorech s hudebním teoretikem Williamem Holderem . Měl dlouhodobý zájem o hudební vibrace a o deset let dříve v roce 1666 se dokonce chlubil Samuelovi Pepysovi , že podle zvuku, který vydávaly , pozná rychlost, jakou bijí křídla mouchy. V červenci 1681 předvedl Královské společnosti své nové zařízení pro produkci výrazných hudebních tónů úderem zubů rychle se otáčejících mosazných kol. Tímto způsobem byl schopen poprvé generovat zvukové vlny o známé frekvenci a poskytnout empirickou demonstraci souladu mezi lidským vnímáním výšky a fyzickými vlastnostmi frekvence zvukových vln. Kromě toho, když na stejnou osu montoval různá kola vedle sebe, dokázal ověřit frekvenční poměry pro hudební intervaly , jako jsou dokonalé kvinty a kvarty atd.
Hooke publikoval svá zjištění v roce 1705. Navzdory objektivnímu měření výšky tónu, pro každodenní použití, bylo jeho kolo brzy vyřazeno vynálezem v roce 1711 ladicí vidlice .
Savartova verze
Hookeovo zařízení nebylo více než století znovu použito ke studijním účelům. Jeho další zdokumentované použití bylo v roce 1830, kdy Savart hlásil, že používá systém podobný systému Hooke, který vyvinul při zkoumání nižšího rozsahu lidského sluchu . Savartovým konkrétním příspěvkem bylo připojení otáčkoměru k ose ozubeného kola, aby se usnadnila kalibrace rychlosti zubu. Savartův využil své kolo jako praktická alternativa k John Robison to siréna , která byla rovněž přijaté v té době Charles Cagniard de la Tour testovat rozsah lidského sluchu. V roce 1834 Savart konstruoval mosazná kola o šířce 82 cm, která obsahovala až 720 zubů. Tato kola, která by mohla produkovat frekvence až 24 kHz , byla předběžně navržena jako první umělé generátory ultrazvuku .
Využití v experimentech vnímání času
V pozdějším 19. století byl Savartův kruh upraven pro použití ve fyziologických a psychologických vyšetřováních lidského vnímání času . V roce 1873 rakouský fyziolog Sigmund Exner oznámil sluchovou schopnost rozlišit po sobě jdoucí cvaknutí od kola (nebo alternativně rychle prasklé elektrické jiskry) v časových intervalech blízkých 2 milisekundám (1/500 s). Upravené kolo, které produkovalo různý počet kliknutí v různých intervalech, později použili američtí psychologové G. Stanley Hall a Joseph Jastrow , kteří v roce 1886 informovali o mezích lidského vnímání akustických diskontinuit.
Hudební a jiné aplikace
V roce 1894 si francouzský elektrotechnik Gustave Trouvé nechal patentovat elektricky (nebo hodinově) poháněný klávesový nástroj schopný hrát na klavírní klávesnici sérii 88 různě velkých kol Savart, což umožňuje harmonické akordy a dynamiku . Stejný princip se používá v moderních elektromechanických orgánech , jako jsou Hammondovy varhany , které využívají tónová kola .
Koncept byl také upraven tak, aby produkoval experimentální hudební nástroj vytvořený Bartem Hopkinem . Tato aplikace Savartova kola se skládá ze série 30 dřevěných disků rostoucí velikosti namontovaných na motorizované nápravě. Rachotivé vibrace jsou indukovány v plektru, když se dostanou do kontaktu s hřebeny, které v pravidelných intervalech lemují každý disk, a jsou zesíleny v polystyrénovém kelímku, který funguje jako ozvučná deska . O nástroji se tvrdí, že vydává „ten nejotravnější, nepříjemný a dráždivý zvuk, jaký kdy byl znám“.
V dnešní době se kola Savart běžně používají k předvádění během přednášek z fyziky. V jedné variantě může být kolo poháněno vzduchovou hadicí foukající na zuby; v tomto případě se výška vytvářeného zvuku bude měnit podle síly proudu vzduchu.
Viz také
Poznámky a reference
Poznámky
Reference