Wieso kann ein Glas einen Ton erzeugen?

Wissenschaft Naturwissenschaften allgemein
#1

Hallo,

Jeder kennt folgenden Effekt:
Wenn man mit dem befeuchteten Finger am Rand eines Glases entlagsteicht, kann man einen Ton erzeugen. Die Tonhöhe ist abhängig von der Form des Glases und der Menge des Wassers in dem Glas.
Ich habe zu diesem Thema leider nichts im Internet gefunden, deswegen habe ich mir selber eine Theorie zurechtgelegt:
Zwischen Finger und dem Rand des Glases ist die Haftreibung größer als die Gleitreibung. Somit wird ein Stick-Slip (oder auch Reibschwingung genannt) erzeugt, bei dem abwechselnd zwischen gleitendender und haftender Bewegung gewechselt wird. Dabei bestimmt die Dauer des gleitenden und des haftenden Zustandes die anregende Frequenz, die Form des Glases bzw. der Inhalt die Frequenz des erzeugten Tones.

Frage1: Kann das jemand bestätigen bzw. gibt es dazu andere Theorien?

Wenn ich ein Glas aus der Spülmaschine hole, fühlt es sich immer etwas rau an und die Töne lassen sich einfacher erzeugen.

Frage2: Welche Eigenschaft muss das Glas bzw. der Finger haben, damit es eine Reibschwingung gibt? Was verändert die Spülmaschine an dem Glas?

#2

Hallo!

Ich habe zu diesem Thema leider nichts im Internet gefunden,
deswegen habe ich mir selber eine Theorie zurechtgelegt:
Zwischen Finger und dem Rand des Glases ist die Haftreibung
größer als die Gleitreibung. Somit wird ein Stick-Slip (oder
auch Reibschwingung genannt) erzeugt, bei dem abwechselnd
zwischen gleitendender und haftender Bewegung gewechselt wird.

Das ist korrekt, die Ursache des Tones ist tatsächlich der slip-stick-Effekt.

Wenn ich ein Glas aus der Spülmaschine hole, fühlt es sich
immer etwas rau an und die Töne lassen sich einfacher
erzeugen.

Das liegt daran, dass die Spülmaschine jeden kleinsten Schmierfilm (Fett, Spülmittel) restlos entfernt. Dadurch steigt der Haftreibungskoeffizient, die Glasoberfläche fühlt sich stumpf an.
Ich vermute mal, dass bei diesem Glas die notwendige Zugkraft zum Überwinden der Haftreibung größer sein muss. Dadurch ist die tangentiale elastische Verformung der Glaswand ebenfalls größer, d.h. in das System wird schneller mehr Energie - in Form von Verformungsenergie - hineingesteckt. Die Folge ist, das sich die Schwingung schneller aufbauen kann. Das wäre zumindest in meinen Augen eine nachvollziehbare Erklärung.

mfg Dirk

#3

Das liegt daran, dass die Spülmaschine jeden kleinsten
Schmierfilm (Fett, Spülmittel) restlos entfernt. Dadurch
steigt der Haftreibungskoeffizient, die Glasoberfläche fühlt
sich stumpf an.

Noch stärker wirkt sich die erosive Wirkung der Spülmaschine auf das gespüllte Gut aus. Das Gefühl der Stumpfheit entspricht leider den Tatsachen.

MfG

C.

#4

Hallo,

Somit wird ein Stick-Slip (oder
auch Reibschwingung genannt) erzeugt, bei dem abwechselnd
zwischen gleitendender und haftender Bewegung gewechselt wird.
Dabei bestimmt die Dauer des gleitenden und des haftenden
Zustandes die anregende Frequenz, die Form des Glases bzw. der
Inhalt die Frequenz des erzeugten Tones.

Ich würde eher sagen durch den Stick-Slip werden alle möglichen Frequenzen angeregt. Jedoch wird nur die Resonanzfrequenz hörbar, weil deren Amplitude verstärkt, alle anderen aber gedämpft werden. Und die Resonanzfrequenz ist abhängig von der Form und dem Füllzustand des Glases.

Gruß
Oliver

#5

was wirkt denn in einer Spülmaschine erosiv?

Ich kann mit vorstellen, dass dem Glas nicht durch das Entfernen des Schmierfilmes (was man auch beim Abspülen von Hand erreichen kann), sondern eher durch Kalkschichten diese Eigenschaft verliehen wird.
Wenn man das Salz im Geschirrspüler wegläßt, wird das Glas milchig (ich gehe davon aus, dass es sich um eine Kalkschicht handelt) und der Effekt wird noch stärker.

Danke für eure Hilfe, aber leider fehlt mir immer noch die Wissenschaftliche Erklärung.

Jan

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#6

Hallo,

Das ist korrekt, die Ursache des Tones ist tatsächlich der
slip-stick-Effekt.

Woher weißt du, dass das korrekt ist? Hast du darüber schon mal an anderer Stelle etwas gelesen?

Jan

#7

Hallo!

Woher weißt du, dass das korrekt ist? Hast du darüber schon
mal an anderer Stelle etwas gelesen?

Ich habe das im Rahmen der Vorlesung Schwingungslehre gehört. Das war nur ein Fall, wo der slip-stick-Effekt maßgeblich beteiligt war. Und ich finde die Erklärung auch ziemlich einleuchtend. Aber auf deine Frage habe ich mal google bemüht und folgenden Link gefunden, indem der Effekt genauso erklärt wird:
http://www.uni-muenster.de/Physik/DP/lit/FreihandSpi…

mfG Dirk

#8

was wirkt denn in einer Spülmaschine erosiv?

Erosiv wirkt da gar nichts, sondern korrosiv, und zwar die alkalischen Reinigungssubstanzen, gegen die Glas empfindlich ist.

Ich kann mit vorstellen, dass dem Glas nicht durch das
Entfernen des Schmierfilmes (was man auch beim Abspülen von
Hand erreichen kann), sondern eher durch Kalkschichten diese
Eigenschaft verliehen wird.
Wenn man das Salz im Geschirrspüler wegläßt, wird das Glas
milchig (ich gehe davon aus, dass es sich um eine Kalkschicht
handelt) und der Effekt wird noch stärker.

Welches Salz, den Regenerator? Da bildet sich eine Kalkschicht, die aber entfernt werden kann. Es könnte durchaus sein, dass sich dadurch der Effekt verstärkt. Das müsste man mal mit ein paar Experimenten ausprobieren, woran es wirklich liegt. Das würde mich interessieren, aber ich habe ja keinen Geschirrspüler.

mfG Dirk