Einen Ton erzeugen: Mit einem feuchten Finger über den Rand eines Weinglases fahren

Warum singt ein Weinglas, wenn man mit dem feuchten Finger auf seinem Rand entlangfährt?

Einen Ton erzeugen: Mit einem feuchten Finger über den Rand eines Weinglases fahren

Mit dem sauberen, angefeuchteten Finger fährt man am Rand des Glases entlang

Für dieses Experiment benötigen wir ein Weinglas (kann, muß aber nicht mit Flüssigkeit gefüllt sein). Mit einer Hand halten wir den Boden des Weinglases auf dem Tisch fest, damit es nicht wegrutschen kann. Wir feuchten den Zeigefinger etwas an und fahren nun vorsichtig über den Rand des Weinglases herum, immer schön im Kreis. Unser Finger sollte möglichst fettfrei sein, am besten vorher mit Seife waschen, Ein Weinglas, welches frisch aus einer Spülmaschine kommt, eignet sich besonders gut.

Es entsteht ein klingender, heller Ton. Die Tonhöhe ist die gleiche wie die, die beim Schlagen mit einem Klöppel oder Stab gegen das Weinglas entsteht.

Warum singt das Weinglas bei Reiben mit dem feuchten Finger?
Unser Finger gleitet über das Glas und unterliegt dabei zwei Kräften: der Haft- und der Gleitreibung. Kurzzeitiges Haften des Fingers wird durch die Weiterbewegung von einem kurzen Gleiten, wieder gefolgt vom erneutem Anhaften abgelöste. Es entsteht ein schnelles Wechselspiel von haften und gleiten - dafür gibt es sogar einen Fachbegriff: "Stick-Slip-Mechanismus". Das Weinglas wird durch diese periodische Krafteinwirkung in eine mechanische Schwingung versetzt. Diese mechanische Schwingung erzeugt Schallwellen (der hohe Ton), die wir mit dem Ohr wahrnehmen.

Das Weinglas hat eine bestimmte Tonhöhe (Frequenz), mit der es bevorzugt schwingt (das hängt mit der Bauform, der Wandstärke, dem Durchmesser und der Füllhöhe zusammen). Diese Frequenz nennt man "Eigenfrequenz". Diese Frequenz wird erzeugt, wenn wir mit dem Klöppel gegen das Glas schlagen. Wenn wir die Tonhöhen der mit dem Klöppel und mit dem feuchten Finger erzeugten Töne vergleichen, dann stellen wir fest, daß diese gleich sind.

Dieses Experiment läßt sich variieren, indem verschiedene Gläser (verschiedene Durchmesser, Wandstärke, Füllhöhe) verwendet werden. Wenn der Versuch abgeschlossen ist, kann man (zum Schluß!) den Versuch wiederholen, indem man den Finger absichtlich etwas einfettet. Der "Stick-Slip-Mechanismus" funktioniert nicht mehr, das Haften wird durch das Fett am Finger verhindert.



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