Fysikken ved håndklappning: her er, hvordan du gør det bedst – Physics World

Fysikken ved håndklappning: her er, hvordan du gør det bedst – Physics World

Tidsstempel: 25. august 2023 kl. 8

Uanset om det er til koncert, teaterstykke eller foredrag, elsker vi at vise vores påskønnelse ved at klappe i hænderne. Laura Hiscott hører fra to forskere, der forstår at lave store klapsalver

Stor gruppe mennesker holder deres arme og hænder højt i luften under en udendørs koncert
(Med høflighed: iStock/nikada)

Det kan være svært at forestille sig selv i det antikke Rom, men hvis du blev kastet ind i et skuespils publikum for 2000 år siden, ville du sikkert vide, hvad du skulle gøre, når det sluttede – begynde at klappe. At lave en lyd ved at sætte hænderne sammen er faktisk en så langvarig praksis, at ingen ved, hvornår eller hvordan det startede. Klapning synes bestemt at have været veletableret, da romerne var omkring.

Nogle mennesker har endda gjort et erhverv ud af det, især "klakører" af 19-tallets Frankrig, som modtog penge og gratis billetter til gengæld for særligt nidkære bifald. Men jeg spekulerer på, om nogen af ​​disse iværksættere nogensinde har overvejet fysikken i deres fag. Tænk, hvis de testede forskellige klappeteknikker for at finde ud af, hvad der ville glæde deres klient mest. Der er trods alt mere end én måde at støde to hænder ind i hinanden på, så hvilken er bedst?

Den kraftigste konfiguration er en, hvor hænderne holdes i omkring 45 grader i forhold til hinanden, og håndfladerne delvist overlapper hinanden

Det er et spørgsmål, der inspirerede Nikolaos Papadakis , Georgios Stavroulakis – to ingeniører ved Kretas tekniske universitet – til at undersøge. Mens han underviste i akustik, fandt Papadakis ud af, at hans elever ofte ville vide, hvordan de kunne måle lyd uden at bruge noget dyrt udstyr. Til akustiske målinger som disse har du generelt brug for en kort, men høj lydkilde – og der er ikke noget billigere end et håndklap.

11 billeder af hænder, der klapper
Hør, hør De højeste klap opstår, når du holder dine hænder i ca. 45 grader i forhold til hinanden med håndfladerne delvist overlappede (A2), mens de laveste toner forekommer med hænderne i 45 grader, men med håndfladerne helt overlappede (A1+). (CC BY Nikolaos Papadakis og Georgios Stavroulakis, fra Akustik 2 224)

For at se, hvor godt håndklapmålinger klarede sig i forhold til dem, der blev lavet med dyrt akustisk sæt, fik forskerne en gruppe på 24 studerende til at udføre enkelte håndklap på forskellige steder i ikke færre end 11 forskellige håndkonfigurationer. Hver af disse blev defineret af en unik kombination af den vinkel, hvormed hænderne holdes til hinanden, og hvor meget fingrene på den ene hånd overlapper med fingrene eller håndfladen på den anden.

Selvom det måske er lidt sent at hjælpe claqueurerne, er resultaterne kommet (Akustik 2 224). Den højeste konfiguration, der genererer et gennemsnitligt lydtryksniveau på 85.2 dB, er en, hvor hænderne holdes omkring 45 grader i forhold til hinanden, og håndfladerne delvist overlapper hinanden (A2 i figuren "Hør, hør").

Men decibel er ikke alt, når det kommer til lyd: Frekvensfordelingen er også afgørende. Så hvad fungerer bedst der? Det viser sig, at der er én måde at klappe på, der producerer særligt lave toner. Dette indebærer, at hænderne holdes i 45 grader, men med håndfladerne helt overlappede og let hvælvede for at omslutte en luftlomme (A1+ på figuren).

Mens både flade og kuplede håndklap forstyrrer luften og skaber trykbølger, som vores ører registrerer som lyde, gør de det på lidt forskellige måder. Efterhånden som to flade hænder støder sammen, tvinges luften mellem dem stadig hurtigere ud, hvilket i sidste ende overstiger lydens hastighed. Dette skaber en brat trykændring, hvilket resulterer i chokbølger, der udgør en stor del af den støj, vi hører.

Med skålede håndflader er der i mellemtiden normalt et hul omkring tommelfingrene, så ikke al luften bliver udstødt. Dette giver lidt mildere trykændringer, der ikke skaber meget af en chokbølge, men som producerer det, der er kendt som en Helmholtz resonans.

"Generelt er en Helmholtz-resonator en beholder med gas med et åbent hul," siger Papadakis. ”Ved Helmholtz-resonansen vibrerer et volumen luft i og nær det åbne hul på grund af luftens 'fjedring' indeni. Denne vibration skaber lyd ved tilstrækkeligt lave frekvenser, som andre håndklapkonfigurationer ikke kan producere ved en sådan lydstyrke."

Dette er det samme fænomen, der ligger til grund for den brummen, du får af at blæse hen over en flasketop, såvel som den uhyggelige "lyd af havet" i en muslingeskal. I sidstnævnte tilfælde kommer miljøudsving i lydtryk ind i skallen og reflekteres fra dens hårde indre overflader, hvor resonansfrekvenser bliver forstærket i den lukkede luftlomme og simulerer den susende støj fra havets bølger.

Hvor poetisk det end kan være at bruge en muslingeskal, kan du faktisk genskabe denne effekt med kun dine hænder. Hvis du sætter dine kuplede håndflader sammen og efterlader et hul, hvor dine tommelfingre overlapper hinanden, og holder dette hul til øret, kan du godt høre det velkendte sus. Du kan endda lege med at variere, hvor kuplede dine hænder er og høre en mærkbar ændring i frekvens, mens du gør. Når du klapper dine hænder sammen til denne form, genererer du en kort, høj puls ved disse resonanser.

Så udstyret med denne indsigt, har Papadakis ændret måden, han klapper på? "Overraskende nok, ja!" han siger. “Især ved koncerter, som jeg virkelig har nydt, og når jeg vil udtrykke min entusiasme og påskønnelse over for kunstneren, foretrækker jeg at lave det kuppelformede håndklap med Helmholtz-resonansen. Det skyldes formentlig, at jeg lettere kan skelne lyden af ​​mit eget håndklap blandt den overordnede lyd af klap, og fordi det rigere frekvensindhold med mere volumen i lavfrekvensområdet udtrykker min entusiasme bedre.”

Hvad mig angår, har jeg fundet mig selv i at prøve de forskellige håndklap, mens jeg har skrevet denne artikel (undskyld til mine kolleger), og jeg har allerede bemærket, at jeg klapper mere bevidst ved koncerter. Hvem ved? Måske, hvis jeg dyrker et passende iøjnefaldende klap, vil jeg overbevise nogen om at give mig gratis billetter. Taylor Swift, kan du høre mig?

Tidsstempel:

Mere fra Fysik verden