Seebeckova siréna – tradiční i netradiční

Jan Hrdý

Seebeckova siréna patří mezi historické zdroje zvuku a pokusy s ní mají u žáků či studentů obvykle značný úspěch (viz např. každoroční olomoucký Jarmark chemie, fyziky a matematiky nebo Olomoucký fyzikální kaleidoskop). Tradičně se k pohonu Seebeckovy sirény používá ruční odstředivý stroj (Polytechnik) – obr. 1.

Stabilnější a rychlejší otáčky sirény však dosáhneme pouze užitím modernějšího elektrického odstředivého stroje [2] – obr. 2.

Vzduch můžeme na sirénu foukat ústy buď pomocí tradiční dmuchavky [1] (používají chemici např. pro podporu redukční reakce na dřevěném uhlí) nebo třeba pomocí tlakové hadice na vodu 1/3“ zakončené upravenou injekční stříkačkou 5 ml – obr. 3a.

Pokud chceme získat delší tón, než je délka našeho dechu, můžeme použít improvizovaného zásobníku stlačeného vzduchu (např. duše z kola nákladního automobilu) – obr. 4 nebo kompresoru s tichým chodem – obr. 5.

Pokud použijeme duši z automobilu, můžeme ji úspěšně plnit 12 V „kompresůrkem“, který dělá však neuvěřitelný kravál (proto se nedá použít přímo) a který je opatřen hadicí s příslušnou koncovkou na autoventilky – obr. 6.

Použitá duše je z nákladního automobilu Tatra 148 (ráfek 20“, šířka pláště  11“) a k přívodu vzduchu na sirénu se používá opět tlaková hadice na vodu 1/3“, do které je z jednoho konce za tepla nasunutá upravená plastová injekční stříkačka (tentokráte 2 ml) a na druhém konci část gumové hadice s koncovkou k připojení na ventilek autoduše – obr. 3b.

Jako kompresor s tichým chodem byla vyzkoušena vývěva s keramickou membránou (výrobce KNF, typ N022 AN.18), která takovéto použití umožňuje a která byla doplněna pro přívod vzduchu k siréně plastovou hadičkou na benzin (prodává se v mototechně) o vnitřním průměru 6 mm a délce 3 m (větší délka hadičky účinně tlumí pulzaci proudícího vzduchu). Hadička je na aktivním konci vsunuta do injekční stříkačky 2 ml (těsně) a zajištěna sponou – obr. 3c a 7.

Provádíme-li demonstraci funkce Seebeckovy sirény pro větší počet posluchačů, můžeme zvuk zesílit pomocí mikrofonu, který připevníme např. na Bunsenův stojan s odpruženou podložkou (mikrofon umístíme nejlépe před sirénu a proudící vzduch přivádíme zezadu) – obr. 8.

Nebo použijeme dvojici mikrofonů, což nám zajistí lepší pokrytí aktivní plochy sirény a při použití stereofonního zesilovače také prostorovou lokalizaci výšky tónu (horní mikrofon – pravý kanál zesilovače – nižší tóny, spodní mikrofon – levý kanál zesilovače – vyšší tóny). K zesílení a reprodukci signálu z mikrofonu bylo použito školního zesilovače Tesla SP103 s dvojicí reproduktorů Raveland HBB 1013 – obr. 9.

Netradičním způsobem využití Seebeckovy sirény je fotoelektrické snímání generovaných kmitů, např. s využitím klasického fototranzistoru Tesla KP102 nebo moderního infračerveného fototranzistoru L53P3BT (lp = 940 nm) při současné osvětlení sirény (z opačné strany, než je snímač) kapesní baterkou nebo laserovým ukazovátkem.

Použitá Seebeckova siréna je tvořena kotoučem o průměru 290 mm se skupinami otvorů, které jsou pravidelně uspořádány do devíti soustředných kružnic. Počty otvorů na jednotlivých kruhových drahách jsou 8-16-24-32-40-48-56-64-72. V hudební teorii uvažujeme nejčastěji tři základní systémy ladění hudebních nástrojů [3] – tab. 1. Jednotlivé stupně uvažované stupnice jsou označeny římskými číslicemi.

Uvažujeme-li přirozené ladění, potom pomocí použité Seebeckovy sirény můžeme realizovat následující fragmenty durových stupnic – tab. 2. Pomocí uvedené tabulky můžeme vybrat vhodné melodie pro demonstraci funkce sirény, jejíž velkou výhodou je, že se nedá rozladit (počty otvorů jsou pevně dány od výroby). Absolutní výška tónů se dá snadno regulovat počtem otáček kotouče sirény (napájecím napětím elektromotoru).

Na školách je také poměrně rozšířena Seebeckova siréna, která má jiné počty otvorů na kruhových drahách (24-27-30-32-36-40-45-48), než siréna použitá v tomto příspěvku. Výhodou této sirény je skutečnost, že přímo generuje (přesně) všechny tóny durové stupnice v přirozeném ladění [1], jak je možné se snadno přesvědčit porovnáním relativních výšek jednotlivých tónů s údaji v tab. 1.

Literatura

[1] Kašpar,E. – Vachek,J.: Pokusy z fyziky na středních školách, I. díl. SPN,Praha 1967.

[2] Žouželka,J.: Praktikum školních pokusů z fyziky I. Vydavatelství UP v Olomouc, Olomouc 1993.

[3] Sýkora,R. – Krutílek,F. – Včelař,J.: Elektronické hudební nástroje a jejichobvody. SNTL, Praha 1981.