Ursprunglig fråga:
Varför har en stämgaffel formen av en gaffel?
/Joel E, Pargas svenska gymnasium, Pargas, Finland

Svar:
Bra fråga!

En stämgaffel är ett enkelt redskap för att frambringa en fast tonhöjd. Den består av en U-formad metallbit med ett litet handtag och två långa skänklar. När gaffeln slås mot något sätts skänklarna i vibration, vilket skapar en svag, sinusliknande ton. En stämgaffel ger efter en tid ifrån sig bara en frekvens, vilket gör den lämplig att ge referens- eller stämton då man stämmer instrument och för att ge ton vid a cappella-sång. (Stämgaffel )

Anledningen till att stämgaffeln utformas som en gaffel, se nedanstående figur, ges i Wikipedia-artikeln Tuning_fork#Description :

A tuning fork is a fork-shaped acoustic resonator used in many applications to produce a fixed tone. The main reason for using the fork shape is that, unlike many other types of resonators, it produces a very pure tone, with most of the vibrational energy at the fundamental frequency. The reason for this is that the frequency of the first overtone is about

5²/2² = 25/4 =  6 1/4

times the fundamental (about  2 1/2 octaves above it). By comparison, the first overtone of a vibrating string or metal bar is one octave above (twice) the fundamental, so when the string is plucked or the bar is struck, its vibrations tend to be a mixture of the fundamental and overtone frequencies. When the tuning fork is struck, little of the energy goes into the overtone modes; they also die out correspondingly faster, leaving a pure sine wave at the fundamental frequency. It is easier to tune other instruments with this pure tone.

Skälet är alltså att det genereras få övertoner. Eftersom övertonerna har hög frekvens så dämpas de snabbt. Man får då en ren grundton. Skänkeln vibrerar även mycket lite (fungerar som en nod) vilket betyder att man kan hålla i den utan att störa vibrationen.

Lådan som stämgaffeln står i är en resonanslåda (se fråga 384 ) som förstärker grundtonen.

Nyckelord: ljud, resonans [19];