Zo werkt applaus: het experiment dat zijn verrassende natuurkunde onthult

Het gebaar van applaudisseren is zo diepgeworteld in menselijke culturen dat we er zelden bij stilstaan ​​wat het werkelijk inhoudt. Van het applaudisseren voor een briljante prestatie tot het vieren van een collectieve prestatie, applaus lijkt een universele, bijna instinctieve handeling. Maar wat gebeurt er, afgezien van de emotionele en sociale betekenis ervan, werkelijk wanneer we applaudisseren?

Een recent onderzoek, gepubliceerd in Physical Review Research, nodigt ons uit om applaus vanuit een wetenschappelijk perspectief te bekijken. Met behulp van een fascinerende combinatie van praktijkgegevens, hogesnelheidscamera's, laboratoriumexperimenten en computersimulaties hebben onderzoekers aangetoond dat applaus niet alleen een symbolische handeling is: het is ook een fysiek fenomeen met complexe en verrassende akoestische eigenschappen.

Eerst bouwden ze een Helmholtz-resonator , die alleen een gesloten luchtzak nodig heeft met een opening die verbonden is door een 'hals'. De binnenkant van een glazen fles werkt; net als de ruimte tussen klappende handen; vandaar het doel van het experiment.

Wanneer lucht trilt terwijl het door de hals van een holte stroomt, ontstaan ​​er geluidsgolven waarvan de intensiteit varieert afhankelijk van het volume van de luchtruimte en de fysieke afmetingen van de hals en de opening. Dit mechanisme is ook aanwezig bij iets alledaags – en ogenschijnlijk eenvoudigs – als klappen.

Elke keer dat we onze handen stevig in elkaar vouwen, ontsnapt er een luchtstroom door de kleine opening tussen onze duim en wijsvinger. Deze impuls is niet zomaar een onzichtbare stroom: het is energie in beweging. "Deze luchtstroom draagt ​​energie met zich mee", zegt onderzoeker Yicong Fu, leider van dit onderzoek en werktuigbouwkundig ingenieur aan Cornell University in Ithaca, New York. En het is precies deze energie die het karakteristieke geluid van klappen veroorzaakt, door trillingen in de lucht te veroorzaken die zich snel om ons heen verspreiden.

Het team testte echte menselijke klappen en siliconen replica's om niet alleen de akoestiek te begrijpen, maar ook de details van stroming, druk en botsing. Het doel was om te observeren hoe alle onderdelen op elkaar inwerken. Om dit te doen, ontwierpen de onderzoekers een reeks tests om de mechanica van het klappen volledig te verkennen. Sommige tests omvatten botsende handen om een ​​holte te vormen, zoals kleine resonantiekamers; andere gebruikten volledig vlakke handpalmen, en in sommige gevallen waren het de vingers die de handpalm raakten.

Het resultaat? Elke klap klinkt anders, afhankelijk van de vorm van de hand, de zachtheid van de huid en de snelheid. De verschillende gegenereerde geluiden waren niet willekeurig: hun frequenties kwamen verrassend overeen met die van een Helmholtz-resonator, een type klassieke akoestische holte dat zowel in muziekinstrumenten als in fluitflessen voorkomt. Blijkbaar verbergt elke klap een geavanceerde natuurkunde die onze handpalmen verbindt met de principes van geluidsresonantie.

"Een van de meest veelbelovende toepassingen van dit onderzoek is menselijke identificatie ", aldus Guoqin Liu, promovendus aan het Centrum voor Akoestiek. "Alleen al door middel van geluid konden we vaststellen wie het deed." Het begrijpen van de fysieke geheimen achter een klap zou verrassende toepassingen kunnen hebben. Volgens Fu zou dit nieuwe inzicht het bijvoorbeeld mogelijk maken om een ​​persoon te identificeren aan de hand van de akoestiek van zijn of haar klap, net als een vingerafdruk van geluid.

Het gebaar van applaudisseren is zo diepgeworteld in menselijke culturen dat we er zelden bij stilstaan ​​wat het werkelijk inhoudt. Van het applaudisseren voor een briljante prestatie tot het vieren van een collectieve prestatie, applaus lijkt een universele, bijna instinctieve handeling. Maar wat gebeurt er, afgezien van de emotionele en sociale betekenis ervan, werkelijk wanneer we applaudisseren?