15.003 6339

Amikor arrébb kell raknunk egy asztalt, széket vagy egyéb bútort, olyankor sokszor lusták vagyunk felemelni azt (vagy egyedül vagyunk, és úgy nem is menne a felemelés), ezért inkább csak arrébb toljuk, húzzuk. Ilyenkor az asztal lábai "kerregő" hangot adnak ki.

a)  Hogyan, milyen mechanizmussal keletkezik a "kerregő" hang?

A berregő hang  úgy keletkezik, hogy egy jelenségsorozat másodpercenként sokszor lejátszódik újra és újra. Nézzük, mi is ez!

Amikor az asztalt elkezdjük tolni, kezdetben a lábai alsó vége még mozdulatlanul marad a padlón, de az asztal teteje már elmozdult vízszintesen. Ez úgy lehetséges, hogy az asztal lábai kissé elhajlanak, deformálódnak. A deformáció miatt azonban a lábakban olyan erők ébrednek, melyek "vissza akarják egyenesíteni" a lábakat, azaz "visszatérítő erők". Ezek az erők próbálják elmozdítani a láb alsó végét a padlón, de nem tudják elmozdítani, mert a tapadási erő megakadályozza.

A visszatérítő erők a deformáció mértékével arányosak, vagyis minél jobban eltolódik az asztal felső része, annál nagyob lesz a lábak elhajlása, deformációja, és emiatt egyre nagyobbak lesznek a visszatérítő erők. A tapadási erő egy darabig "ellen tud állni" a visszatérítő erőknek, mert képes olyan nagy lenni, ami a kényszerfelétel (azaz hogy ne mozduljon el a láb a padlón) teljesítéséhez szükséges. De a tapadási erő nem lehet akármilyen nagy:

\[F_{\mathrm{t}}\le F_{\mathrm{max}}=\mu_{\mathrm{t}}\cdot F_{\mathrm{ny}}\]

Egyszer csak eljutunk egy olyan helyzetbe, amikor már  olyan nagy az asztalláb aljára ható (deformáció miatt ébredő) visszatérítő erő, hogy a tapadási erő nem tud ilyen nagy lenni, nem képes ennek ellen állni. Ebben a pillanatban a tapadás megszűnik, az asztalláb alja elkezd csúszni a padlón. A csúszása közben a láb hirtelen "kiegyenesedik", amitől a deformáció miatti erő csökken, végül meg is szűnik, így a csúszási súrlódás megállítja a láb alját. De az ember továbbra is folyamatosan tolja az asztal tetejét, ezért a láb újra elkezd deformálódni, és a fenti jelenségsorozat újrakezdődik, és másodpercenként sokszor megismétlődik.

A berregő hangot az adja, hogy a láb, amikor a maximális deformációjú állapoban elkezd csúszni, meglöki a levegőmolekulákat, ami nyomásingadozásként, azaz hanghullámként terjed szét, valamint a láb hirtelen kiegyenesedésétől az egész asztalban mechanikai rezgések terjednek, amitől az asztal lapja is rezegni fog, és márpedig a nagy felületű asztallap nagyon sok legevőmolekulát képes meglökni, azaz az asztalban zajló rezgésekből "felerősítve" ad ki hangot.

A jelenséghez nagyon hasonló, amikor vonós hangszereknél a vonót húzzuk a húron, és egy darabig a vonó a húrra kifejtett tapadási erő révén "viszi magával" a húrt, ezzel deformálja a húrt, de egy ponton a tapadási erő már nem képes ellent tatani a húrban keletkezett deformáció miatti visszatérítő erőnek, és a húr megcsúszva a vonón, visszaugrik. Erről itt lehet lassított felvételt nézni.