Originální obrázek z Kundtova článku.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.
Teorie
Dlouhá průhledná trubice je částečně naplněná kerosinem (petrolejem). Vibrující reproduktor na jednom konci vytváří zvukové vlny, které střídavě zhušťují a zřeďují vzduch v trubici. Tyto podélné vlny putují od reproduktoru na konec trubice, kde se odráží a vrací se zpět. Pokud je délka trubice násobkem poloviny vlnové délky zvukového vlnění z reproduktoru, tak na druhém konci trubice dochází k odrazu vlnění zpět. V ostatních případech je zvuková vlna pohlcená a ke vzniku stojatého vlnění nedojde.
Odraz vlny na konci píšťaly.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.
Jestliže k druhé straně trubice dospěl nejdříve vrch vlny a po něm důl, pak po odrazu je situace opačná. Nejdříve postupuje důl odražené vlny a teprve pak její vrch. Nastává zajímavý a velmi důležitý případ, kdy interferují (skládají se) dvě stejná vlnění – přímé a odražené, která postupují stejnou rychlostí opačnými směry. Vznikne vlnění stojaté. Průběh vlnění vytváří dojem ustáleného stavu, jako by vlna na vlákně stála a nepohybovala se. Vznikly body, které kmitají s největší amplitudou – kmitny, a body, které jsou stále v klidu – uzly.
Při určité frekvenci (základní a jejím násobku) začne kerosin v určitých místech vytryskovat. Tyto výtrysky představují místa, kde jsou kmitny rezonujícího zvuku v trubici. Výtrysky se nachází v místech nejmenšího zhuštění.
Exponát lze využít i k měření rychlosti zvuku. Poprvé se pokusil už v 17. století změřit rychlost zvuku ve vzduchu františkánský mnich Marin Mersenne. Jeho přítel střílel z kanónu a Mersenne ve větší vzdálenosti měřil čas mezi zábleskem u hlavně při výstřelu a okamžikem, kdy k němu dorazil zvuk výstřelu. Neměl však k dispozici přesné hodiny a tak počítal údery vlastního srdce. Jeho odhad byl kolem 430 m/s.
Francouzský vědec Henri Regnault v 19. století sestrojil důmyslný přístroj, v němž se otáčel pravidelnou rychlostí válec a zapisovač kreslil čáru na jeho povrchu. Zapisovač byl ovládán dvěma elektrickými obvody. Regnault vystřelil z pistole, která byla připojena k jednomu z obvodů. Zvuk z výstřelu zaregistrovala membrána, tím se obvod přerušil a zapisovač se posunul do nové pozice. Obvod se následně propojil a zapisovač se vrátil do původní pozice. Regnault znal rychlost, se kterou se válec otáčel. Změřil vzdálenost mezi značkami a zjistil, jak rychle pokus proběhl. Naměřil rychlost zvuku ve vzduchu 1220 km/h.
Rychlost zvuku ve vodě poprvé přesně měřili Jean-Daniel Colladon a Charles Sturm. Na Ženevském jezeře postavili v roce 1827 dvě loďky do vzdálenosti 13487 m. Speciální zařízení zároveň uhodilo do zvonu ponořeného do vody a odpálilo nálož střelného prachu. Pozorovatel na druhé loďce naměřil rozdíl mezi akustickým a optickým signálem 9,4 s, což odpovídá 1435 m/s.
