1. válasz:
A fémek ütés hatására adnak hangot. Ha
egy anyagot megütünk, erõt fejtünk ki rá,
és egy kicsit deformáljuk. Ha az anyag rugalmas (például
fém), visszatér az eredeti alakjához, majd az ellenkezõ
irányban deformálódik. Ez sokszor ismétlõdhet:
rezgés keletkezik. Ennek a rezgésnek a frekvenciája
és hossza adhatja a csengõ hangot.
A fémek általában nem deformálódnak
nagyon egy adott erõ hatására (nagy a Young-moduluszuk).
Ha egy fém rezeg, a rezgési frekvenciája viszonylag
nagy, mert a mozgás mértéke kicsi. Az acélnak
nagy a Young-modulusza, ezért ha leejtünk egy acél csavarkulcsot,
magas hangot hallunk. A kis Young-moduluszú ólom tompa puffanással
ér földet. Az üveg Young-modulusza hasonló az alumíniuméhoz,
ezért hallunk csengõ hangot, ha megkocogtatunk egy boros
poharat.
A csengés hossza azzal az energiamennyiséggel van kapcsolatban, amely akkor adódik le, amikor az anyag végigmegy a deformációs cikluson. A fémek esetében ez a folyamat elég lassú, ezért a hang sokáig szól.
Nem hanyagolhatjuk el azonban azt az energiát, amely a deformációkor hõvé alakul át. Ha egy fémet többször erõsen meghajlítunk, érezzük, hogy a meghajlított rész felmelegszik. A csengés hossza a hangmagassággal is összefügg: a magasabb hangok kevesebb hangenergiát szállítanak el, ezért tovább tartanak.
B. R. Gates, Barrow-in-Furness, Cumbria
A fém elektrontengerben elhelyezkedõ pozitív töltésû atommagok rendezett együttese. A fém tehát homogén. A fémek többsége az erõs elektronvonzás miatt erõs. A fémek rugalmassági modulusza rendszerint százszor nagyobb, mint a fáé vagy az erõs mûanyagoké.
Minden homogén, kemény, merev és erõs anyag, amely rövid távon rugalmas, csengõ hangot adhat. A fémek többsége csengõ hangot ad, de például az ólom és a nátrium nem (bár még sohasem ütöttem meg nátriumot). A nehezebb fémek, ha elég kemények, jó hangot adnak. A réz (sárgaréz), az ezüst, az ón (a bronz és harangbronz) hangja sokkal gazdagabb, mint az alumíniumé. A nehéz, rezgõ atommagok több energiát tárolnak, mint a könnyû magok.
A keményfa, amilyenbõl például a xilofont készítik, tompa hangot ad; rugalmassági modulusza kicsi, és a hangja nem marad fenn sokáig, mert az anyag nem elég rugalmas, és a rezgési energia gyorsan leadódik. Az üveg homogén, kemény és erõs; kis deformációk esetén tökéletesen rugalmas. Csengése azért gyenge, mert rugalmassági határa kicsi.
A kvarc egykristályok jól rezegnek, de természetes frekvenciájuk az emberi hallásküszöbön túl van.
Leslie Seed, Hertford Cheshire
A különbözõ alakú repedések mérete mikrométertõl centiméterig terjedhet. A forma feltöltésekor keletkezõ csõ miatti hiba méterekben mérhetõ. Ezek a hibák szinte minden olyan öntvényen megjelennek, amelyet felülrõl töltenek a formába, bár nem mindig láthatók. A világ sok nagy harangján van repedés, például a Big Benen és a moszkvai nagy harangon is.
Ha a harangokat modern eljárással öntik, és az anyagot alulról felfelé töltik be, a repedések elkerülhetõk. Adott tömeg és alak mellett ezek a harangok magasabb hangot adnak és körülbelül kétszer addig rezonálnak, mint az elõzõk.
John Campbell, West Malvern Worcestershire