Máte vinnou skleničku a několik minut času? Můžete si vyzkoušet zajímavý experiment. Potřebujete ale ještě nádobu s vodou. Musí být tak velká, aby se do ní sklenička dala ponořit.
Hrát na vinnou skleničku někdy zkusil asi každý. Když přejíždíte po jejím okraji navlhčeným prstem, začne vydávat tón. Jeho výška závisí na výšce kapaliny uvnitř. Čím je větší, tím je tón hlubší. Když si dáte práci, můžete kombinací několika různě naplněných skleniček vytvořit hudební nástroj a zahrát nějakou jednoduchou písničku. Třeba Ovčáci, čtveráci.
Fyzikové Daniel Quinn ze Stanfordovy univerzity a Brian Rosenberg z Princentonské univerzity vymysleli nový způsob, jak na skleničku hrát. Místo abyste lili vodu do skleničky, ponoříte naopak skleničku do vody. Podívejte se na video.
Stejného efektu si už určitě všimla spousta lidí před nimi. Quinn s Rosenbergem ho ale jako první matematicky popsali. Podrobnosti zveřejnili v časopise Physical Review E. Chování ponořené skleničky se podle nich řídí stejnými zákony, jako chování skleničky s vodou.
Tón, který bude vydávat, závisí na hloubce, do níž skleničku ponoříte, stejným způsobem, jakým by závisel na výšce hladiny uvnitř skleničky. Ponořená sklenička má ale proti naplněné výhodu. Můžete s ní zahrát vibrato. Stačí jen během vyluzování tónu pohybovat skleničkou ve vodě nahoru a dolů. Vznikne podobný zvuk, jako když na kytaře zlehka pohybujete prstem, který mačká strunu.
Jak tón vzniká? Když kroužíte prstem po hraně skleničky, začnou její stěny vibrovat. Jejich pohyb rozechvívá vzduch, což vnímáme jako zvuk. Čím víc je ve skleničce vody, nebo čím hlouběji je ponořená, tím pomaleji vibruje, takže slyšíme hlubší tón.
Zákonitosti hraní na skleničku poprvé popsal britsko-americký fyzik Anthony French (ročník 1920, mimochodem účastník vývoje americké atomové bomby) v osmdesátých letech minulého století. Zajímala ho ale jen sklenička naplněná vodou. Quinn s Rosenbergem zjistili, že rovnice, které její chování popisují, jsou zvláštní případ obecnějších rovnic. Řídí se jimi hraní na ponořenou skleničku.
