Ladicí vidlice – mechanický referenční rezonátor pro ladění a měření frekvence

Ladičku vynalezl v roce 1711 britský hudebník John Shore. Byl dvorním trubačem, pro kterého psali hudební party skladatelé George Frideric Händel a Henry Purcell.

Tvar vidlice vytváří velmi čistý tón. Většina vibrační energie se nachází na základní frekvenci s velmi malým počtem overtonů (harmonických). U jiných rezonátorů tomu tak není. Důvodem je to, že frekvence prvního overtonu je přibližně 5² /2² = 25/4 = 6¼ násobek základního tónu (asi 2½ oktávy nad ním). Pro srovnání, první overton vibrující struny je pouze jednu oktávu nad základním tónem. Při úderu na vidličku se tedy do overtonových modů dostane jen málo energie; ty také odpovídajícím způsobem rychleji zaniknou a zůstane jen základní tón. S tímto čistým tónem se snáze ladí ostatní nástroje, při poslechu je možné porovnat s tónem každého jiného nástroje.

Dalším důvodem pro použití vidlicového tvaru je to, že když vibruje v hlavním režimu, rukojeť vibruje nahoru a dolů, jak se hroty pohybují od sebe a k sobě. U základny každého hrotu je uzel (bod bez vibrací). Pohyb rukojeti je malý, což umožňuje držet vidličku za rukojeť bez tlumení vibrací, ale umožňuje rukojeti přenášet vibrace do rezonátoru (jako je často používaná dutá obdélníková krabička), který zesiluje zvuk vidličky. Bez rezonátoru (kterým může být i pouhá deska stolu, k níž je přitisknuta rukojeť) je zvuk velmi slabý. Důvodem je to, že zvukové vlny, které vydávají jednotlivé hroty vidliček, jsou o 180° mimo fázi, takže ve vzdálenosti od vidliček se vzájemně ruší a do značné míry se vyruší. Pokud se mezi hroty vibrující vidličky vloží fólie pohlcující zvuk, čímž se sníží vlnění, které k uchu proniká z jednoho hrotu, hlasitost slyšeného zvuku se ve skutečnosti zvýší, protože se toto rušení sníží.

Komerční ladicí vidličky jsou obvykle naladěny na správnou výšku tónu již z výroby, ale lze je doladit opilováním materiálu z hrotů. Pilováním konců hrotů se výška tónu zvýší, zatímco pilováním vnitřní strany základny hrotů se sníží.

Nejběžnější ladička zní tónem A = 440 Hz. Jedná se o standardní koncertní tón, který používají některé orchestry jako ladicí tón. Je to výška druhé struny houslí, první struny violy a oktávu nad první strunou violoncella, všechny hrané otevřeně. Ladičky používané orchestry v letech 1750 až 1820 měly většinou frekvenci A = 423,5 Hz, i když existovalo mnoho ladiček a mnoho mírně odlišných výšek. Standardní ladicí vidličky jsou k dispozici pro všechny hudební výšky v rámci střední oktávy klavíru a další výšky. Mezi známé výrobce ladicích vidlic patří firmy Ragg a John Walker, obě ze Sheffieldu v Anglii.

Frekvence ladičky závisí na jejích rozměrech a materiálu, ze kterého je vyrobena: . ^[]

f = 1 2 π l 2 A E ρ {\displaystyle f={\frac {1}{2\pi l^{2}}}{\sqrt {\frac {AE}{\rho }}}} a pokud jsou výstupky válcové,^[] f = R 2 π l 2 π E ρ {\displaystyle f={\frac {R}{2\pi l^{2}}}{\sqrt {\frac {\pi E}{\rho }}}}

Kde:

• f je frekvence, při které vidlička kmitá, v hertzích.
• A je plocha průřezu hrotů v metrech čtverečních.
• l je délka hrotů v metrech.
• E je Youngův modul materiálu, ze kterého je vidlice vyrobena, v pascalech.
• ρ je hustota materiálu, ze kterého je vidlice vyrobena, v kilogramech na metr krychlový.
• R je poloměr hrotů v metrech.

K ladění hudebních nástrojů se tradičně používají vidličky, ačkoli je v mnoha aplikacích nahrazují elektronické ladičky. Ladičky mohou být poháněny elektricky, a to umístěním elektromagnetů v blízkosti hrotů, které jsou připojeny k obvodu elektronického oscilátoru, takže jejich zvuk nezaniká.

V hudebních nástrojích

Byla vyrobena řada klávesových hudebních nástrojů s konstrukcí podobnou ladičkám, z nichž nejpopulárnější je klavír Rhodes, jehož kladívka bijí do konstrukce fungující na stejném principu jako ladičky.

V hodinkách

Elektromechanické hodinky Accutron, vyvinuté Maxem Hetzelem a vyráběné společností Bulova od roku 1960, používaly jako časoměrný prvek 360hertzovou ocelovou ladičku napájenou baterií. Vidlička umožňovala dosáhnout větší přesnosti než běžné hodinky s vyvažovacím kolečkem. Když se hodinky přiložily k uchu, bylo slyšet bzučení ladičky.

Lékařské použití

Ladičky, obvykle C-512, používají lékaři ke kontrole sluchu pacienta. Vidličky s nižšími tóny (obvykle C-128) se používají také ke kontrole vibračního smyslu v rámci vyšetření periferního nervového systému.

Ladičky se používají také v alternativní medicíně, například při sonopunkci a terapii polaritou.

Lékařská ladicí vidlice 128 Hz

Kalibrace radarového děla

Radarová pistole, která se používá k měření rychlosti aut nebo míčů ve sportu, se obvykle kalibruje pomocí ladicích vidliček. Místo frekvence jsou tyto vidličky označeny kalibrační rychlostí a radarovým pásmem (např. X-Band nebo K-Band), pro které jsou kalibrovány.

U gyroskopů

Zdvojené a H-typy ladicích vidlic se používají pro taktické gyroskopy s vibrační strukturou, jako je QuapasonTM a různé typy MEMS.

• Hudba
• Frekvence