German Version below / deutsche Version weiter unten
Kundt’s tube is a popular experiment commonly used in schools, in which standing sound waves are made visible inside a glass tube. A fine powder is stirred up in areas of high sound particle velocities, so that one can measure the wavelength of the sound waves by examining the patterns created. In this way, the “invisible” can be made visible.
We propose a silent and low-cost alternative to commonly used setups which can easily be constructed by using 3D-printed parts as well as readily available ultrasonic transmitters. This makes Kundt’s tube even implementable as an experiment done by students themselves.
With the use of an arduino you can also create a 40kHz Signal which can be amplified to drive the Kundt’s tube.
Materials needed
- 1x 3D-printed mount (incl. plug), STL available here: STLs Kundts Tube
- 2x Ultrasonic emitters (KPUS-40T-16T-K768; can also be taken from a HC-SR04 ultrasonic module)
- 4x cable connectors, 4mm
- 1x braid, about 30cm
- 1x tube of glass or plastic, diameter of about 16mm, length about 90mm (can be obtained by sawing off a suitable piece from a plastic test tube)
- fine cork powder or lycopodium
- frequency generator (40kHz), laboratory cables
Code for Arduino
Also take a look at Ultrasoniclevitation
Publication
Haverkamp, Nils; Pusch, Alexander; Schlummer, Paul & Ubben, Malte (2023). Erzeugung zeitkritischer Frequenzsignale mit dem Arduino –
Verbindung von Physik und Informatik im Schülerexperiment zum Kundt’schen Rohr aus dem 3D-Drucker mit Arduino-Betriebsgerät. In: MNU-Journal 02.2023, S. 165-172.
Haverkamp, Nils, Schlummer, Paul, Ubben, Malte & Pusch Alexander (2022). Ultraschalllevitation als Zugang zu stehenden Wellen Ein Low-Cost-Experimentieraufbau mit 3D-Druck Komponenten. In: MNU-Journal 01.2022, S. 14-18.
. (). A new implementation of Kundt’s tube: 3D-printed low-cost set-up using ultrasonic speakers. In: Physics Education, 56, 9. doi: https://dx.doi.org/10.1088/1361-6552/abd0d7.
Kundt’sches Rohr aus dem 3D-Drucker
Das Kundtsche Rohr oder Kundtsche Staubrohr ist ein beliebtes und klassisches Schulexperiment, bei dem stehende Schallwellen in einem Glasrohr sichtbar gemacht werden. Feines Pulver wird in den Bereichen hoher Schallschnelle aufgewirbelt, sodass aus dem sich ergebenden Muster auf die Wellenlänge der Schallwellen geschlossen werden kann. So kann „das Unsichtbare” sichtbar gemacht werden.
Wir stellen eine leise und günstige Alternative zum klassischen Aufbau vor, die mit 3D-gedruckten Bauteilen und einfach zu beschaffenden Ultraschallsendern selber hergestellt werden kann. Diese Vorteile ermöglichen insbesondere den Einsatz als Schülerexperiment.
Mit dem Arduino lässt sich außerdem ein 40kHz Signal erzeugen und über einen einfachen Verstärker (H-Brücke) zum Betrieb des Kundt’schen Rohres nutzen.
Materialien
- 1x Halterung aus dem 3D-Drucker (inkl. Stopfen): STLs Kundtsches Rohr
- 2x Ultraschallsender (KPUS-40T-16T-K768; können auch aus einem HC-SR04 ausgelötet werden)
- 4x Laborkabelanschluss, 4mm
- 1x Litze, ca. 30cm
- 1x Rohr aus Glas oder Kunststoff, Durchmesser 16mm, Länge etwa 90mm (z.B. Absägen von Reagenzglas aus Plastik
- 1x Feines Korkmehl oder Lycopodium
- Frequenzgenerator (40kHz), Laborkabel
Programmcode für Arduino
Schauen Sie auch auf der Seite zur Ultraschalllevitation
Publikationen
Haverkamp, Nils; Pusch, Alexander; Schlummer, Paul & Ubben, Malte (2023). Erzeugung zeitkritischer Frequenzsignale mit dem Arduino –
Verbindung von Physik und Informatik im Schülerexperiment zum Kundt’schen Rohr aus dem 3D-Drucker mit Arduino-Betriebsgerät. In: MNU-Journal 02.2023, S. 165-172.
Haverkamp, Nils; Schlummer, Paul; Ubben, Malte & Pusch Alexander (2022). Ultraschalllevitation als Zugang zu stehenden Wellen Ein Low-Cost-Experimentieraufbau mit 3D-Druck Komponenten. In: MNU-Journal 01.2022, S. 14-18.
. (). A new implementation of Kundt’s tube: 3D-printed low-cost set-up using ultrasonic speakers. In: Physics Education, 56, 9. doi: https://dx.doi.org/10.1088/1361-6552/abd0d7.
Für weitere Informationen wenden Sie sich an Alexander Pusch
Die Projekte und insbesondere die zur Verfügung gestellten Dateien stehen unter der CC BY-NC-SA-Lizenz (Creative Commons Namensnennung – Nicht-kommerziell – Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International Lizenz). Diese Lizenz erlaubt es anderen, das Werk zu verbreiten, zu remixen, zu verbessern und darauf aufzubauen, allerdings nur nicht-kommerziell und solange wir als Urheber des Originals genannt werden und die auf unserem Werk basierenden neuen Werke unter denselben Bedingungen veröffentlicht werden.
