Hangvilla (hangkeltő eszköz)

Hangvilla
Feltaláló	John Shore
Hangminta
A Wikimédia Commons tartalmaz Hangvilla témájú médiaállományokat.

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

• Feldmann, H: History of the tuning fork. I: Invention of the tuning fork, its course in music and natural sciences. Pictures from the history of otorhinolaryngology, presented by instruments from the collection of the Ingolstadt German Medical History Museum. (hely nélkül): Laryngo- rhino- otologie 76 (2):. 1997.