Hangvilla (hangkeltő eszköz)

Sablon:Egyért2 Sablon:Hangszer infobox A hangvilla egy idiofon hangkeltő eszköz. Kétágú, U alakú villa formájú, és rugalmas fémből, rendszerint acélból készül. Ha megütéssel rezgésre késztetik, akkor a villa szárai egy stabil frekvenciával rezegni kezdenek, ami a levegőben hangot kelt, a legtöbb típusnál a normál zenei A-hangot (440 Hz-es rezgés). Ezt a hangmagasságot néhány másodperc után szolgáltatja, miután a megütéskor keletkező magasabb részhangok elhalnak. Természetesen más frekvenciát adó hangvilla is készülhet. Fő alkalmazása a zenészek számára a hangszerek behangolásakor a kamarahang szolgáltatása.

Hangvilla

A hangvillát egy brit muzsikus, John Shore találta fel 1711-ben.

A hangvilla elterjedt használatának fő oka az, hogy szemben sok más hangkeltő eszközzel, tiszta hangot produkál kevés és gyenge magasabb részhanggal. Ez amiatt van, hogy a magasabb részhangok közel két és fél oktávval feljebb hangzanak, mint a fő rezgés.

A hangvilla használatának másik oka az, hogy könnyen kézben tartható, a rezgést nem tompítja a kézben tartás. Járulékos rezonátor nélkül a hangzás elég halk. Ennek az az oka, hogy a két villa hanghullámai ellentétes fázisúak, és már kis távolságban is kioltják egymást. Ha hangelnyelő anyagot helyezünk a villák közé, akkor ez a hatás korlátozódik, és hangosabban hallható az alaphang.

Bár a kereskedelemben kapható hangvillák hangmagassága gyárilag adott, a villák ágának reszelésével a hangmagasság hangolható. Az ág végéből lereszelt anyag emeli a hangmagasságot, míg az ágak alsó felének vékonyítása csökkenti azt. Az általánosan ismert hangvilla A=440 Hz alaphangot produkál, mert ez az elfogadott alaphang koncertzenészeknél hangszereik hangolásához. A hangvilla alapfrekvenciája kismértékben változhat a hőmérséklet függvényében. A szabványos referenciahőmérséklet 20 °C.

Számos hangszer működik a hangvillához hasonló elven, ezek között a legismertebb a Rhodes zongora, ahol kalapácsmechanikával megütött rudak állítják elő a hangokat.

A járművek sebességének mérésére használt radarpuskákat rendszerint hangvillával kalibrálják. Az ilyen hangvillákon a sebességet és a radarsávot tüntetik fel.

Rezgő szerkezetű giroszkópoknál is használnak H típusú hangvillákat.

A frekvencia kiszámítása

A hangvilla rezgése (szemléltető animáció)

A hangvilla frekvenciája a villa méreteitől és anyagától függ:

$f=\frac{1.875^2}{2\pi l^2}\sqrt{\frac{EI}{\rho A}}$

Ahol:

• f a hangvilla frekvenciája Hertzben.
• 1,875 a cos(x)cosh(x)=–1 egyenlet legkisebb pozitív megoldása.
• l a villa ágainak hosszúsága méterben.
• E a rugalmassági modulus.
• I másodrendű nyomaték (m⁴).
• ρ a hangvilla anyagának sűrűsége (kg/m³).
• A a villa ágainak keresztmetszete (m²).

Az $\frac{I}{A}$ kifejezés $r^2/4$-nek is írható, ha a villa ágai r sugarú hengerek, és $a^2/12$-nek, ha négyzet keresztmetszetűek.

Irodalom

• Sablon:CitLib