Akustik-Frage: Singender Schlauch ?

[Schulmeister]

Hallo zusammen!

Ich habe eine eher physikalische Frage, die jedoch auf Akustik beruht und somit erhoffe ich mir bei Euch Akustik-Profis einen Tip.

Es geht um das "singende Rohr" bzw. den "singenden Schlauch". Ein einfacher Kunststoffschlauch von der Art eines Staubsaugerschlauches, also mit so einer flexiblen "ziehharmonikaartigen Wandung", wird am Ende gepackt und in der Luft herumgewirbelt.
Dabei entsteht ein Pfeifton, dessen Frequenz stufenartig mit der Rotationsgeschwindigkeit steigt.

Folgendes fällt mir dazu spontan ein:

1.) Resonanz in einem beidseitig offenen Rohr -> stehende Welle hat ein ganzzahliges Vielfaches von Lambda/2 als Wellenlänge.
Bei einem 1 Meter langen Schlauch müsste die erste Schwingung also c/2 Lambda = 340 / 2 m = 170 Hz haben, oder irre ich?

2.) Bernoulli-Effekt am rotierenden Rohrende: Aufgrund der Bahngeschwindigkeit des rotierenden Rohrendes herrscht ein Unterdruck im Inneren des Rohrendes. Luft strömt dort ein in Richtung festgehaltenem Rohrende (also radial nach innen)

Was ich nicht weiß:
- Wieso gerät die Luftsäule in Schwingung? Wodurch wird die "Feder" der Schwingung gebildet? Beim einseitig geschlossenen Rohr ist das einfacher.....
- Spielt die ziehharmonikaartige Wand des Rohres eine Rolle oder klappt das auch mit einem glattwandigen Schlauch?

Ich würde mich über Tips und Anregungen sehr freuen!

Viele Grüße

Chris

[Frankynstone]

Ich gehe mal ganz unwissenschaftlich ran, obwohl ich es besser wissen müsste:

Der Schlauch wird umhergewirbelt, dabei wirkt Fliehkraft, die Luft im Schlauch fließt vom festgehaltenen zum kreisenden Ende. Dass die Luft sich in die andere Richtung bewegt, halte ich zumindest für unwahrscheinlich, weiß nicht, wie stark so ein Bernoulli-Effekt ist, trotz Physik im Studium nie gehört.

Jeder Schlauch dieser Machart beginnt durch seine innere Ringelstruktur bei Durchströmung mit Luft zu schwingen. So habe ich von einer Schildkröte (Luftpumpe für Luftmatratzen und Schlauchboote) einen Schlauch genommen und mal reingeblasen, er pfeift. Ein Schlauch, der innen glatt ist, tut dies nicht.

[Der_Axel]

Hallo,
====
wer kennt nicht den Effekt der leeren Flasche, die man,
'über den Hals gepustet' zum klingen bringt ??

Genau so ist das mit dem Schlauch auch. Das geht auch mit einem
normalen Gartenschlauch, die Riffelung tut nichts bei, das kannst
Du leicht mit einem glattwandigen Schlauch überprüfen.
Ähnlich funktioniert auch eine Querflöte (ist auch hinten offen).
Deine Vermutung unter 1) halte ich für richtig, bei der Querflöte
ist die Länge aufgrund der Löcher variabel.

Der 'Sufenartige' Anstieg ist jeweils ein Oktavsprung, wieder
bei der Flasche und auch der Querflöte durch 'überblasen'
leicht nachzuvollziehen.

[Schulmeister]

Danke schon mal für die Antworten, Jungs!

Die Sache mit der Fliehkraft hab ich doch glatt übersehen, Franky :-) ....Schande über mich
Das wir aber tatsächlich die rücktreibende Kraft sein, klaro!

@ Axel: Ich hatte mir aufgrund der genau gleichen Überlegung (diverse Flöten etc...) auch schon gedacht, dass die Riffelung wahrscheinlich nur der besseren Flexibilität dient. Allerdings hatte ich noch keinen gewöhnlichen Schlauch zur Verfügung, um das zu testen.

Ihr habt mir damit schon mal SEHR geholfen.......Für weitere Erläuterungen/Diskussionen bin ich trotzdem offen.

1000 Dank & viele Grüße

Chris

[CheGuevara]

Original geschrieben von Der_Axel
Der 'Sufenartige' Anstieg ist jeweils ein Oktavsprung, wieder
bei der Flasche und auch der Querflöte durch 'überblasen'
leicht nachzuvollziehen.

das bezweifle ich!
es ist vielmehr der Sprung von einer harmonischen zur nächsten.
beim beidseitig offenem rohr entspricht die Rohrlänge also:
1. Harmonische: 1/2 Lambda
2. Harmonische: 1 Lambda (tatsächlich eine Frequnzverdopplung)
3. Harmonische: 3/2 Lambda (hier schon nicht mehr!)
4. Harmonische: 2 Lambda
...

gruß
Che

p.s. analog beim einseitig offenem Rohr:
1. Harmonische: 1/4 Lambda
2. Harmonische: 3/4 Lambda
3. Harmonische: 5/4 Lambda
...

[Schulmeister]

Original geschrieben von CheGuevara
das bezweifle ich!
es ist vielmehr der Sprung von einer harmonischen zur nächsten.
beim beidseitig offenem rohr entspricht die Rohrlänge also:
1. Harmonische: 1/2 Lambda
2. Harmonische: 1 Lambda (tatsächlich eine Frequnzverdopplung)
3. Harmonische: 3/2 Lambda (hier schon nicht mehr!)
4. Harmonische: 2 Lambda
...

gruß
Che

p.s. analog beim einseitig offenem Rohr:
1. Harmonische: 1/4 Lambda
2. Harmonische: 3/4 Lambda
3. Harmonische: 5/4 Lambda
...

Exakt so ist es!

Resonanzbedingung bei zwei offenen Enden (zwei Auslenkungsnoten) ist nämlich:

l = k * Lambda/2 mit k = 1.......unendlich

[Mr.E]

Bei einem zweiseitig offenen Rohr lambda/2 und bei einem einseitig offenen rohr lambda/4?

Wenn der Bernoulli-Effekt eine Rolle spielt, dann würde ich eher sagen, daß er in Richtung der Fliehkraft wirkt: Durch die Strömung an der Öffnung entlang entsteht dort ein Unterdruck. Wie beim „Pistolenlackieren“.