Prof. Dr.Godfried-Willem RAES

Kursus Akoestiek

Associatie Universiteit Gent : School of Arts

4301

De Vingerknip, het Fluiten en de Zweep

Jaren geleden liep er op Radio1 een programma onder de titel Jongens en Wetenschap. Op een bepaald ogenblik werd daarin de vraag van een luisteraar behandeld in verband met de juiste wetenschappelijke verklaring van het geluid van de vingerknip. De wildste verklaringen werden daarbij de ether ingestuurd. Sommigen stelden dat het geluid werd veroorzaakt doordat we met de vingers de geluidsmuur doorbreken en zo een kleine knal veroorzaken... Zo gek is een dergelijke hipoteze op zich natuurlijk niet, want bij het knallen van de zweep is het uitgerekend dit wat het geluid veroorzaakt.

Uiteindelijk gingen de programmamakers te rade bij ondergetekende, die na enig zoekwerk de verklaring vond in de Helmholtz resonator gekoppeld aan de luchtstoot (een impuls) veroorzaakt door het als een veer wegspringen van de ene vinger tegenover de andere. Die luchtstoot kan ook met andere lichaamsdelen worden opgewekt en we bleken in staat zelfs met onze tenen te vingerknippen. Het geluid was echter lang niet zo sonoor als dat wat we met onze handen konden bereiken.

Eerst maten we met behulp van de door ons ontwikkelde bewegingsdetektie apparatuur gebruik makend van zowel sonar als radar, de bewegingssnelheden zoals die te meten waren bij het vingerknippen. Die bleken hooguit in de buurt te komen van de 5m/s, wat ver weg is van de 340m/s die nodig zouden zijn om de geluidsmuur te doorbreken. Daarmee was deze hipoteze meteen weerlegd. (Voor belangstellenden volgende links: sonar based gesture controlled instrument, quadrada, picrada ) .

Dan onderzochten we het Helmholtz gedrag van de gesloten hand. Dit bleek beter te zijn voor natte handen. Sommige luisteraars stuurden ons achteraf zelfs de resultaten van hun eigen proefnemingen op dit vlak.

Hierbij een oscilloskoop plaatje van het vingerknip geluid:

De eerste in een rode elips aangeduide golf is de excitatie puls gevormd door de luchtstoot. Merk het grillig verloop op van de dalende uitslag: dit is een breedspektrum ruis. De opslingering erna is gevolg van de luchtdrukkompensatie. Het in een groene elips aangeduide verschijnsel is de eigenlijke Helmholtz resonantie van de handpalm. In detail ziet die eruit als:

De luisteraar had ook een proef gedaan met een buisje in de hand (een gesloten pijp, wat dus geen Helmholtz resonator is) en stuurde ons daarvan volgende plaatjes:

Dit is de meetopstelling. En dit het op de oscilloskoop verkregen beeld:

Opvallend is dat de resonantie nu inderdaad eveneens optreedt, maar dat die duidelijk minder sinusvormig is. Dit is volkomen in overeenstemming met de akoestische teorie waarvolgens immers pijpen gesloten aan een kant, uitgesproken oneven boventonen opleveren.

Dat we met onze tenen niet zo sonoor kunnen knippen, volgt logisch uit het ontbreken van een resonator.

Andere voorbeelden van geluiden waarbij we met onze handen eigenlijk een Helmholtz resonator vormen zijn de aangeblazen gevouwen handen (duif-achtig geluid) en het applaus (handgeklap). Maar ook wanneer we fluiten, vormen we met onze mondholte een Helmholtz-resonator terwijl we de toonhoogte bepalen door de opening te varieren.

Ik heb aan de analyse van de vingerknip, de titel 'erelid voor het leven van jongens en wetenschap' overgehouden...

Filedate: 020810 - Last update: 2013-02-25