A4krant Muziek.indd - Nrc

nrc handelsblad
A4-krant
Muziek en
wetenschap
7
Aledaagse
wetenschap
Wetenschapsredacteur Karel
Knip schrijft elke week in NRC
Handelsblad over ‘Alledaagse
wetenschap’. In zijn AW-laboratorium
(zijn eigen huis) doet
hij proefjes om interessante
natuurkundige vragen te beantwoorden.
Bijvoorbeeld: het flessencarillon.
Door Karel Knip
Geen waarneming die de AW-redactie
zo vaak krijgt voorgelegd als die aan
het kopje of de mok waarin zojuist uit
instantpoeder koffie of chocolademelk
is bereid. Of die aan de beker waarin met
behulp van de magnetron melk of oude
koffie is opgewarmd. Men roert erin en
merkt dat het getinkel van het lepeltje
tijdens het roeren langzaam in toonhoogte
stijgt. Soms wel een octaaf.
De kwestie kwam aan de orde in de
wetenschapsquiz van 1999 en de verklaring
moet zoetjesaan bij duizenden
bekend zijn: het zit hem in de luchtbelletjes
die aanvankelijk in grote hoeveelheid
aanwezig zijn en onder het roeren
langzaam verdwijnen. Zij vertragen de
geluidssnelheid in de vloeistof en omdat
de eigen frequentie van een aangeslagen
object of vloeistof evenredig is met de
geluidssnelheid erin zal de frequentie
onder het verdwijnen van de belletjes
langzaam stijgen.
De Amerikaanse onderzoeker Frank S.
Crawford doopte het effect het ‘hot chocolate
effect’. Hij had het net zo goed het
‘cold beer effect’ kunnen noemen, want
ook in bier treedt het op, zeker als men er
even een schepje suiker in doet.
Crawford onderzocht het chocolate-effect
aan versgetapt heet kraanwater dat zoals
bekend vaak nogal wat luchtbelletjes
bevat. Dat komt doordat het leidingwater
in koude toestand meestal al nagenoeg
verzadigd is aan lucht en bij verhitting
dus oververzadigd raakt. Crawford tikte
tegen de bodem van zijn glas water
omdat hij dacht zo de grootste kans te
Flessencarillon
hebben dat de staande waterkolom in
staande trilling kwam, hoe zeg je dat. In
de praktijk maakt het niet veel uit. Wie
onmiddellijk na het tappen aan het tikken
slaat kan meemaken dat de tiktoon
eerst daalt (omdat de luchtbellen zich
beginnen te vormen) en dan weer gaat
stijgen (omdat de belletjes naar de oppervlakte
trekken).
Een variant is het zingen van een wijnglas
(opgewekt door met een vochtige
vinger over de glasrand te draaien). Dit
wordt hoger of lager naarmate er meer
wijn in het glas zit. Doorslaggevend is de
hoogte van de vloeistofkolom. Hoe voller
het glas hoe lager de toon.
De wijnglas-relatie tussen toonhoogte
en vullingsgraad geldt ook in het zogenoemde
‘flessencarillon’: een rijtje identieke
flessen, oplopend van helemaal
leeg tot helemaal vol water. Het carillon
wordt bespeeld door er tegen te tikken
met een stokje of zoiets. De volste fles
heeft de laagste toon. Maar, en nu komt
het: ontlokt men tonen aan de flessen
door er bovenin te blazen dan gaat het
net andersom. Dan hebben de leegste
flessen de laagste tonen. Opmerkelijk
is dat het geluid van de trillende luchtkolom
véél krachtiger is dan dat van de
vloeistof in de fles.
Wie geduld heeft en een goed gehoor kan
misschien waarnemen dat de toon van
een geheel lege, droge fles na lang blazen
geleidelijk begint te stijgen, tenminste
als de fles voor de proefnemingen flink
koud was. Het schijnt de dagelijkse ervaring
te zijn van fluitisten die daarom hun
blaasinstrumenten voor een repetitie of
uitvoering doelbewust op temperatuuur
brengen.
Onder het influiten stijgt de toonhoogte
omdat de geluidssnelheid in warme lucht
hoger is dan in koude.
Het is geen flauwekul, zoals met twee
identieke, lege en droge bierflesjes valt
aan te tonen. Leg er één in de ijskast en
zet de ander op de kachel. Wacht een uurtje
en blaas dan in de flessen: ze hebben
twee sterk verschillende tonen gekregen.
Je zou je trouwens kunnen afvragen of
wat het inspelen van blaasinstrumenten
betreft niet ook een rol wordt gespeeld
door de samenstelling van het gas dat
geleidelijk aan de plaats van omgevingslucht
inneemt. In uitgeademde lucht
is ongeveer een kwart van de zuurstof
door kooldioxide vervangen, bovendien
zit er nogal wat waterdamp bij. Gassen
vertonen grote verschillen in het gemak
waarmee ze geluid doorgeven, zoals
weer blijkt uit de hilarische proefjes met
helium.
Een lange inleiding was dit naar het
raadsel dat men als een soort nagekomen
wetenschapsquizvraag meekrijgt. Het
gaat om een Peruaanse panfluitspeler die
aan het Peruaanse strand (dus op zeeniveau)
mooi op zijn panfluit heeft zitten
spelen en nu besluit de Peruaanse bergen
in te trekken. Die reiken tot 6000 meter
hoog. De vraag is of op die ijle hoogte zijn
fluitje anders klinkt, en hoe anders. Ga
ervan uit dat het er niet kouder is dan aan
het strand.