Waarom stijgt de toon die je hoort als je tegen een mok chocolademelk tikt?

Tijd voor een experimentje om zelf thuis te doen! Maak een beker met warme chocolademelk (altijd een goed idee), roer het geheel goed door en tik met een lepel op de binnenkant of tegen de bodem. De toon die je hoort begint opvallend laag en wordt steeds hoger als je door blijft tikken. Sneller of langzamer tegen de beker tikken zal dit niet veranderen. Hoe kan dit? WRM wordt de lage toon steeds hoger, terwijl je niets anders doet dan rustig tegen de wand van je kopje tikken? Ik dook (figuurlijk) in dit vraagstuk tot ik er (letterlijk) getikt van werd en geen chocolademelk meer kon zien.

“Hot Chocolate Effect”
Vreemd genoeg treed het zogenoemde “hot chocolate effect” niet op bij alle vloeistoffen, zelfs niet bij alle warme. Het komt vooral voor als er iets in het drankje is opgelost., zoals de cacao in melk of de oploskoffie in heet water. Probeer het bovenstaande experimentje maar eens uit met een glas koud kraanwater of hete thee; je zult geen spannende stijgende toon horen, maar enkel irritant getik. Hebben we hier een aanwijzing gevonden? Helaas niet: tijdens wetenschappelijk onderzoek dat Frank Crawford in 1982 deed naar dit verschijnsel kwam hij erachter dat het effect ook optreedt bij een glas met warm kraanwater. De oorzaak was dus niet het opgeloste poeder van je hot-chocolate-mix. Als het dus niet aan het soort vloeistof of het opgeloste poeder ligt, wat is dan de oorzaak van het toonhoogteverschil?

Bubbels
Voor het creëren van de stijgende toon blijkt de aanwezigheid van luchtbelletjes in de vloeistof van cruciaal belang. Geluid plant zich namelijk sneller voort in water dan in lucht. De bubbels die opgesloten zitten in het poeder van je warme chocolademelk zorgen er dus voor dat het geluid van je tikkende lepel langzamer naar het oppervlak stijgt. Als een geluidsgolf langzamer beweegt, wordt de frequentie ervan ook lager (frequentie = 0,25 x snelheid / hoogte van de mok, voor de formule-freaks). Zoals je wellicht nog weet van de middelbare school betekent een lagere frequentie ook dat de toon lager klinkt. De lucht in de belletjes is dus de reden dat de toon in je mok choco lager klinkt.

We weten nu waar de vreemde lage toon vandaan komt, maar WRM wordt de toon hoger als je fanatiek door blijft tikken? Hier is een simpele verklaring voor: terwijl jij aan het tikken bent hebben de luchtbelletjes de tijd om op te stijgen en te verdwijnen uit de vloeistof. Hierdoor kan het geluid weer sneller bewegen en wordt de toon hoger.

Dan nog een laatste feitje voor in de kroeg: bier bevat natuurlijk ook luchtbelletjes en daar zou dus hetzelfde effect bij op moeten treden. Vraag dus bij je volgende biertje ook een lepeltje aan de barman en probeer het uit!