Dziś wspólnie z autorem kanału YouTube AlexGyver przeprowadzimy bardzo interesujący spektakularny i niebezpieczny eksperyment, który pomoże zobaczyć dźwięk, a nawet poczuć jego ciepło.
Na pytanie, co jest dźwiękiem, na co odpowiesz? Najprawdopodobniej dźwięk jest falą, ale jaką falę, jak sobie wyobrażasz? Poniżej znajduje się schematyczne przedstawienie kształtu fali, ale z pewnością nie wylatuje z głośników w tej formie.
A oto klasyczny obraz dźwięku dochodzącego z głośnika:
Jest już znacznie bliżej prawdy, ale dźwięk jest słyszalny za głośnikiem, więc bardziej odpowiednie jest rysowanie w ten sposób:
Pamiętajcie o okręgach na wodzie, one również wychodzą ze źródła i powiększają się, tylko okręgi na wodzie, jeśli spojrzycie na nie z boku, wyglądają jak ta sama fala, ponieważ fala na wodzie jest falą poprzeczną lub falą przemieszczenia. Cząsteczki wody przemieszczają się względem siebie.
Ale fala w powietrzu jest falą podłużną lub falą ściskającą i rozciąga się wzdłuż promienia, to znaczy obszary kompresji i rozrzedzenia powietrza mają kształt kuli.
Jak zobaczyć falę w powietrzu? Jest to prawie niemożliwe, aby zrobić to gołym okiem. Jednym uderzającym przykładem jest fala uderzeniowa z wybuchu.
Jeśli eksplozja jest wystarczająco silna, możesz zobaczyć kulistą falę nad sprężonym powietrzem. Powietrze w nim jest tak gęste, że powoduje takie kwaśne zniszczenie. Ale jednocześnie dźwięk może zostać uwięziony, na przykład w postaci rury, w której przestanie być kulą i dostanie te same warstwy napięcia i kompresji.
Co więcej, w takiej pułapce dźwięk odbije się od tylnej ściany i pojawi się tak zwana fala stojąca, a my z czasem uzyskamy stały rozkład ciśnienia powietrza wewnątrz rury. A dzisiaj obserwujemy tę falę kompresji napięcia w ciekawym eksperymencie, który po raz pierwszy przeprowadził Heinrich Rubens w 1904 roku. Na jego cześć eksperymenty nazwano fajką Rubensa.
Na początek wykonamy małą instalację z małej rurki.Do tego celu nadaje się aluminiowa rura o średnicy 12 mm i długości około 40 cm.
Musimy wywiercić otwory w rurze o średnicy około 1 mm każdy w niewielkiej odległości od siebie, powiedzmy 1 cm. Miejsca przyszłych otworów oznaczamy linijką, markerem i wiertłem.
Następnie potrzebujemy palnika gazowego, najlepiej tego:
Ten palnik jest typu wtryskowego. Gaz miesza się z powietrzem przed zapaleniem i spaleniem, jak mówią niebieskim płomieniem. Potrzebujemy jednak czystego gazu, więc uszczelniamy otwory powietrzne taśmą. Chociaż tutaj cała dysza jest usunięta, jest to jeszcze łatwiejsze.
I napraw ponownie taśmę elektryczną. Rura nagrzeje się, ale nie za dużo. Zwróć uwagę na cylinder. Jest to cylinder do palników z zaciskiem tulei zaciskowej, wycięcie w górnej części należy obrócić maksymalnie w górę, w przeciwnym razie palnik wypluje ciekły gaz i wybuchnie duży ogień.
Źródłem fal dźwiękowych będzie chiński smartfon z aplikacją generatora częstotliwości dźwięku (można go znaleźć na rynku Google według nazwy).
Naprawiamy smartfon z głośnikiem na drugim końcu tuby, plastelina pomoże to zrobić hermetycznie. Potrzebujemy dynamiki membrany smartfona, aby była maksymalnie połączona z powietrzem w słuchawce. Autor zdecydowanie nie zaleca przeprowadzania tego eksperymentu w domu lub bez nadzoru osoby dorosłej z gaśnicą, gaz nie jest najbezpieczniejszą zabawką.
I mamy 3 parametry, które można skonfigurować. Są to: przepływ gazu, głośność i częstotliwość. Istotą eksperymentu jest to, że przy pewnych częstotliwościach w rurze powstaje fala stojąca, a ciśnienie gazu jest różne w różnych częściach tej fali, a gdzieś jest więcej ognia, a gdzieś mniej. A najciekawsze jest to, że odległość między pikami odpowiada długości fali dźwiękowej, tutaj jest cała sól. A potem autor zauważył, że glina zaczęła się topić.
Użyjemy specjalnego termoplastu, który zmiękcza w gorącej wodzie, a następnie możesz z niego wyrzeźbić, na przykład adapter z rury do smartfona. To nie jest druk 3d dla Ciebie - to jest sztuka.
Teraz obliczmy, częstotliwość dźwięku wynosi prawie 2900 Hz, prędkość dźwięku w propan-butanie jest prawie taka sama jak w powietrzu, odpowiednio, zgodnie ze szkolnym wzorem, otrzymujemy długość fali 12 cm.
Patrzymy na fajkę. Pomiędzy światłami mamy centymetr, długość fali jest rozpatrywana przez szczyt, to jest 12. Nawiasem mówiąc, ten eksperyment pozwala nam rozwiązać odwrotny problem, to znaczy znaleźć prędkość dźwięku w rurze o znanej częstotliwości. Ponadto eksperyment jest bardzo wizualny, ale okazał się w jakiś sposób niezbyt spektakularny, nie było dość ognia, ognia. Powiększmy eksperyment i rozpalmy ogień. Aby to zrobić, weź rurę mierniczą o średnicy 40 mm, będzie gorąco. Plan jest taki sam, będziemy wiercić otwory, ale tym razem o średnicy 1,5 mm. Gaz zaczniemy przez silikonową rurkę (np. 6 mm), sprzedawaną w sklepie wodno-kanalizacyjnym. Wkleimy go w słoik witamin. I po prostu włożył palnik.
Podłączamy głośnik przez górną część plastikowej butelki.
Ogólnie rzecz biorąc, to działa - tak:
Bardzo gładki i piękny przebieg, instalacja działa idealnie, ale przepływ gazu wyraźnie nie wystarcza, po prostu nie przekręcaj uchwytu. Problem tkwi w dyszy, którą należy odkręcić od palnika, ponieważ przepływa przez nią bardzo mało gazu.
Oto jest. Ale dla muzyka autor nie miał wystarczającej mocy głośnika, więc przechodzimy do większego głośnika i większej butelki i oczywiście zainstalujemy chiński wzmacniacz, aby wszystko działało.
Głośnik z dużym dyfuzorem może przenosić znacznie większe ilości powietrza, co oznacza, że reakcja na dźwięk będzie znacznie ostrzejsza. A taka instalacja powinna wyciągnąć muzykę, nawiasem mówiąc, wygląda jak ogrodowa latarka.
Nawiasem mówiąc, w przeciwieństwie do palnika, swobodnie płonący gaz dużo pali, co jest kolejnym powodem, aby nie powtarzać tego eksperymentu w domu. Możesz po prostu obejrzeć oryginalny film autora:
To wszystko. Dziękuję za uwagę. Do zobaczenia wkrótce!