De goedkoopste toongenerator kost al gauw 400 euro. Als je klassikaal de proef van Melde wilt doen, kost dat al gauw 16 x 400 = 6400 euro. Mijn DIY toongenerator kost qua materiaal 50 euro. En omdat je via je mobiel perfect de frequentie kunt instellen, werkt hij zelfs prettiger dan de opstelling met toongenerator.
De KEMO heeft mijn voorkeur boven de Whadda omdat je bij de Whadda nog allerlei componenten zelf moet solderen (wat op zich geen groot probleem vormt, maar ja: 16 opstellingen). Bovendien heeft de KEMO minder inbouwruimte nodig.
Om mijn versterkerinstallatie compleet te maken, koop ik het volgende (prijspeil maart 2023):
- een doos om de hele set in te bouwen €3,47
- versterker KEMA €25,61
- een dubbelzijdige jackplug kabel 3,5 mm €5,36
- jackplug vrouwelijk 3,5 mm voor bevestiging op box €1,48
- DC-borstelmotor ± 1,5 V (laagspanning), bijvoorbeeld €5,45
- https://www.opitec.nl/technische-toebehoren/aandrijving/motoren/motor-fa-130r.html?listtype=search&searchparam=motor FA-130 R
- https://www.conrad.nl/nl/p/motraxx-lfa-130rac-2280-brushed-universele-elektromotor-244406.html
- https://www.conrad.nl/nl/p/motraxx-lfa-130rac-2280-brushed-universele-elektromotor-244406.html
- Potmeter 10 kΩ (ik heb een goedkope gekozen/gegokt die voldoende vermogen van 0,6 W kan doorgeven) €2,67
- 4 bananenstekkers á €1,25 = €5,00
- Totaalprijs: €3,47 + €25,61 + €5,36 + €1,48 + €5,45 + €2,67 + €5,00 = €49,04
Ik heb deze versterkers al getest. Maar ik schrijf dit voordat ik de complete set aanschaf en voordat kinderen deze apparatuur hebben aangeraakt. Het is dus nog niet volledig getest.
Internet verschaft "online frequency generator" of "online tonegenerator". Door de audiouitgang van je mobiel, desktop, laptop of tablet te verbinden met de (deels) zelfgebouwde versterker, kun je de frequentie van je keuze via een klein motortje overbrengen op je koord. Deze opstelling maakt het mogelijk om voor heel weinig geld klassikaal Meldes experiment uit te voeren. De versterker uit de video is inmiddels vervangen door een qualitatief veel betere DIY versterker.
Gratis Online toongenerators (tonegenerator / frequency-generator):
- https://onlinesound.net/tone-generator (heel prettig bij dit experiment wegens nauwkeurige instelbaarheid)
- https://onlinetonegenerator.com/
- https://www.szynalski.com/tone-generator/
- https://dood.al/oscilloscope/ (zeer geavanceerd!)
De potmeters heb ik ingebouwd, maar achteraf gezien zijn ze overbodig: je kunt volume ook met je mobiel/laptop/ipad terug regelen.
|
Niveau |
: |
Mavo 2/3/4, Havo 2/3, VWO 2/3 |
|
Doel |
: |
aantonen staande golven in touw |
|
Nodig |
: |
|
|
Links |
: |
|
Hierboven werd een elektromotortje gebruikt om de trilling op te wekken. Monteer een armpje op de as, voed het motortje met wisselspanning en het armpje gaat heen en weer.
Formules:
De proef van Melde gaat over het verband tussen de golfsnelheid van een transversale golf in de snaar en de spankracht waarmee het touw gespannen is. Er zijn drie manieren om de toonhoogte van een touw te veranderen:
- Door het touw langer of korter te maken
- Door het touw strakker of slapper te spannen
- Door een lichter of zwaarder touw te kiezen, het gaat hier om de massa (m) per lengtemaat (l) van het touw.
- Bij deze opstelling kun je ook het volume veranderen. Maar, zoals je ziet: het volume staat niet in de formule. M.a.w. je kunt het touw heftiger of rustiger laten trillen, maar dat verandert niets aan de golfsnelheid.
Ad c: de massa (m) per lengtemaat (l) noemen we σ: σ = m/l (de σ van ons touw op het Revius Lyceum bedraagt 0,000688 kg/m.)
Voor het verband tussen de golfsnelheid (vgolf) en de spankracht (Fspan) in het touw geldt de formule: 
Bij de proef van Melde kun je verschillende variaties aanbrengen:
- ander touw (met een andere σ: massa per meter)
- frequentie
- lengte touw
- massa (spankracht)
Aangezien we de proef van Melde nog nooit klassikaal hebben gedaan, moeten we het wiel opnieuw uitvinden: hoe laten we de leerlingen de proef uitvoeren?
Stroboscoopje erbij???
Deze lijkt wel aardig te werken tot een maximum van 100 Hz:
Aanvullende vragen:
Door middel van de online toongenerator kun je de frequentie tot op één Hertz nauwkeurig afstellen. Desondanks neem je soms onnauwkeurigheden waar. Het touw trilt niet altijd netjes in de vorm van perfecte sinussen. En de gevonden frequenties passen niet altijd exact in een reeks. Wat maakt het resultaat minder onnauwkeurig?
- Wat is de invloed van de zwaarte van de draaiende delen van het motortje op deze proef? Denk aan termen als massatraagheid en eigenfrequentie.
- Soms is het lastig om de juiste toonhoogte te vinden. Stel je probeert 3 knopen in het touw te krijgen... en dan heb je 3 knopen, maar nog net niet nauwkeurig, je doet de frequentie nog iets omhoog en pats: 4 knopen. Hoe verklaar je dat: die sprongsgewijze veranderingen?