I dag vil vi sammen med forfatteren av YouTube-kanalen AlexGyver gjennomføre et veldig interessant spektakulært og farlig eksperiment som vil bidra til å se lyden og til og med føle varmen.
Hvis du blir spurt om hva som er lyd, hva vil du svare? Mest sannsynlig er lyd en bølge, men hvilken bølge, slik du forestiller deg den? Nedenfor er en skjematisk fremstilling av bølgeformen, men den flyr absolutt ikke ut av høyttalerne i denne formen.
Og her er det klassiske bildet av lyden som kommer fra høyttaleren:
Allerede mye nærmere sannheten, men lyden blir hørt bak høyttaleren, så det er riktigere å tegne slik:
Husk sirklene på vannet, de kommer også ut av kilden og øker i størrelse, bare sirklene på vannet, hvis du ser på dem fra siden, ser ut som den samme bølgen, fordi bølgen på vannet er en tverrbølge eller en forskyvningsbølge. Vannmolekyler forskyves i forhold til hverandre.
Men bølgen i luften er en langsgående bølge eller en strekkompresjonsbølge, og den forplanter seg langs radiusen, det vil si at områdene med komprimering og sjeldenheter av luft har form som en kule.
Hvordan se en bølge i lufta? Det er nesten umulig å gjøre dette med det blotte øye. Et slående eksempel er sjokkbølgen fra en eksplosjon.
Hvis eksplosjonen er kraftig nok, kan du se en sfærisk bølge fra over trykkluften. Luften i den er så tett at den forårsaker ikke-sur slik ødeleggelse. Men samtidig kan lyd fanges opp, for eksempel i form av et rør der den vil slutte å være en sfære og få disse lagene av spenning og kompresjon.
I en slik felle vil lyden dessuten reflekteres fra bakveggen, og den såkalte stående bølgen vil dukke opp, og vi vil få en konstant fordeling av lufttrykk inne i røret over tid. Og i dag vil vi observere denne bølgen av spenningskomprimering i et interessant eksperiment, som først ble utført av Heinrich Rubens allerede i 1904. Til ære for ham ble eksperimentene kalt Rubens pipe.
Til å begynne med vil vi lage en liten installasjon fra et lite rør.Et aluminiumsrør med en diameter på 12 mm og en lengde på omtrent 40 cm er egnet for dette formålet.
Vi må bore hull i røret med en diameter på omtrent 1 mm hver i en liten avstand fra hverandre, si 1 cm. Vi markerer stedene for fremtidige hull med en linjal og markør og drill.
Deretter trenger vi en gassbrenner, helst denne:
Denne brenneren er en injeksjonstype. Gass blandes med luft før den antennes og brennes som de sier med en blå flamme. Men vi trenger ren gass, så vi tetter lufthullene med tape. Selv om hele munnstykket er fjernet, er det enda enklere.
Og fikse det elektriske båndet igjen. Røret vil varme opp, men ikke for mye. Vær oppmerksom på sylinderen. Dette er en sylinder for brennere med en klemmeklemme, utskjæringen på oversiden skal dreies så langt som mulig, ellers vil brenneren spytte flytende gass og det vil være mye brann.
Kilden til lydbølger vil være en kinesisk smarttelefon med en applikasjon av en lydfrekvensgenerator (kan finnes i google markedet med navn).
Vi fikser smarttelefonen med høyttaleren i den andre enden av røret, plasticine vil bidra til å gjøre dette hermetisk. Vi trenger at membrandynamikken til smarttelefonen kobles maksimalt med luften i håndsettet. Forfatteren anbefaler sterkt ikke å gjennomføre dette eksperimentet hjemme eller uten tilsyn av voksne med brannslukningsapparat. Gass er ikke det sikreste leketøyet.
Og vi har 3 parametere som kan konfigureres. Disse er: gasstrøm, lydvolum og frekvens. Essensen i eksperimentet er at det ved visse frekvenser vises en stående bølge i røret og gasstrykket er forskjellig i forskjellige deler av denne bølgen, og et sted er det mer brann, og et sted mindre. Og det mest interessante er at avstanden mellom toppene tilsvarer lengden på lydbølgen, det er her alt saltet er. Og så la forfatteren merke til at leiren begynte å smelte.
Vi vil bruke en spesiell termoplast som mykner i varmt vann, og så kan du forme fra den, for eksempel en adapter fra et rør til en smarttelefon. Dette er ikke et 3d-trykk for deg - dette er kunst.
La oss nå beregne, frekvensen av lyd er nesten 2900 Hz, lydhastigheten i propan-butan er nesten den samme som i luft, henholdsvis, i henhold til skoleformelen, får vi en bølgelengde på 12 cm.
Vi ser på røret. Mellom lysene vi har en centimeter, blir bølgelengden vurdert gjennom toppen, 12 er den. Forresten, dette eksperimentet lar oss løse det omvendte problemet, det vil si å finne hastigheten på lyden i et rør på en kjent frekvens. Pluss at eksperimentet er veldig visuelt, men det viste seg på en måte ikke veldig spektakulært, det var ikke nok ild, brann. La oss zoome inn på eksperimentet og gjøre mer fyr. For å gjøre dette, ta et meterrør med en diameter på 40 mm, det vil være varmt. Planen er den samme, vi vil bore hull, men denne gangen 1,5 mm i diameter. Vi vil starte gass gjennom et silikonrør (som 6 mm), som selges i en rørleggerbutikk. Vi vil feste den i en del av glasset med vitaminer. Og den er bare satt på brenneren.
Vi kobler høyttaleren gjennom toppen av plastflasken.
Generelt fungerer denne tingen - slik:
Veldig jevn og vakker bølgeform, installasjonen fungerer perfekt, men gasstrømmen er tydeligvis ikke nok, bare vri ikke håndtaket. Problemet ligger i dysen, den må skrues løs fra brenneren, siden det kommer veldig lite gass gjennom den.
Der er den. Men for musikeren hadde ikke forfatteren nok høyttalerkraft, så vi går videre til en større høyttaler og en stor flaske, og selvfølgelig vil vi installere en kinesisk forsterker for at det hele skal fungere.
En høyttaler med stor diffusor kan bevege mye større luftmengder, noe som betyr at reaksjonen på lyd blir mye skarpere. Og en slik installasjon skal trekke musikken, forresten, den ser ut som en hage lommelykt.
I motsetning til en brenner, røyker fritt brennende gass mye, noe som er en annen grunn til ikke å gjenta dette eksperimentet hjemme. Du kan bare se forfatterens originale video:
Det er alt. Takk for oppmerksomheten. Vi ses snart!