I dag vil vi sammen med forfatteren af YouTube-kanalen AlexGyver gennemføre et meget interessant spektakulært og farligt eksperiment, der vil hjælpe med at se lyden og endda føle dens varme.
Hvis du bliver spurgt, hvad der er lyd, hvad vil du svare? Mest sandsynligt er lyd en bølge, men hvilken bølge, som du forestiller dig den? Nedenfor er en skematisk gengivelse af bølgeformen, men den flyder bestemt ikke ud af højttalerne i denne form.
Og her er det klassiske billede af lyden, der kommer fra højttaleren:
Det er allerede meget tættere på sandheden, men lyden høres bag højttaleren, så det er mere korrekt at tegne sådan:
Husk cirklerne på vandet, de kommer også ud af kilden og stiger i størrelse, kun cirklerne på vandet, hvis du ser på dem fra siden, ligner den samme bølge, fordi vandbølgen er en tværgående bølge eller en forskydningsbølge. Vandmolekyler forskydes i forhold til hinanden.
Men bølgen i luften er en langsgående bølge eller en trækkompressionsbølge, og den forplantes langs radius, det vil sige områderne med komprimering og luftfald har form som en kugle.
Hvordan ser man en bølge i luften? Det er næsten umuligt at gøre dette med det blotte øje. Et slående eksempel er chokbølgen fra en eksplosion.
Hvis eksplosionen er kraftig nok, kan du se en sfærisk bølge over trykluften. Luften i den er så tæt, at den forårsager ikke-sur sådan ødelæggelse. Men på samme tid kan lyd fanges, for eksempel i form af et rør, hvori det ophører med at være en kugle og få disse netop lag af spænding og kompression.
I en sådan fælde reflekteres lyden endvidere fra bagvæggen, og den såkaldte stående bølge vises, og vi får en konstant fordeling af lufttrykket inde i røret over tid. Og i dag vil vi observere denne meget bølge af spændingskomprimering i et interessant eksperiment, der først blev udført af Heinrich Rubens tilbage i 1904. Til ære for ham blev eksperimenterne kaldt Rubens-røret.
Til at begynde med laver vi en lille installation fra et lille rør.Et aluminiumsrør med en diameter på 12 mm og en længde på ca. 40 cm er egnet til dette formål.
Vi er nødt til at bore huller i røret med en diameter på ca. 1 mm hver i en lille afstand fra hinanden, siger 1 cm. Vi markerer stederne for fremtidige huller med en lineal og markør og bor.
Dernæst har vi brug for en gasbrænder, helst denne:
Denne brænder er en injektionstype. Gas blandes med luft, før den antændes og brændes, som de siger med en blå flamme. Men vi har brug for ren gas, så vi tætner lufthullerne med tape. Selvom her fjernes hele dysen, er det endnu lettere.
Og fix det elektriske bånd igen. Røret varmes op, men ikke for meget. Vær opmærksom på cylinderen. Dette er en cylinder til brændere med en spændeklemme, udskæringen på oversiden skal drejes så vidt muligt, ellers brænder brænderen flydende gas og der vil være meget ild.
Kilden til lydbølger er en kinesisk smartphone med anvendelse af en lydfrekvensgenerator (kan findes på google-markedet ved navn).
Vi fastgør smartphonen med højttaleren til den anden ende af røret, plasticin hjælper med at gøre dette hermetisk. Vi har brug for, at smartphone-membrandynamikken maksimalt er forbundet med luften i håndsættet. Forfatteren anbefaler kraftigt ikke at udføre dette eksperiment derhjemme eller uden opsyn af voksne med en ildslukker, gas er ikke det sikreste legetøj.
Og vi har 3 parametre, der kan konfigureres. Disse er: gasstrøm, lydstyrke og frekvens. Essensen af eksperimentet er, at der ved bestemte frekvenser vises en stående bølge i røret, og gastrykket er forskelligt i forskellige dele af denne bølge, og et sted er der mere ild og et sted mindre. Og det mest interessante er, at afstanden mellem toppene svarer til lydbølgenes længde, det er her alt saltet er. Og så bemærkede forfatteren, at leret begyndte at smelte.
Vi bruger en speciel termoplast, der blødgøres i varmt vand, og så kan du skulptere ud fra det, f.eks. En adapter fra et rør til en smartphone. Dette er ikke 3d-udskrivning for dig - dette er kunst.
Lad os beregne, frekvensen af lyd er næsten 2900 Hz, lydhastigheden i propan-butan er næsten den samme som i luft, ifølge skoleformlen får vi en bølgelængde på 12 cm.
Vi ser på røret. Mellem lysene har vi en centimeter, bølgelængden betragtes gennem toppen, 12 er den. I øvrigt tillader dette eksperiment os at løse det omvendte problem, det vil sige at finde lydhastigheden i et rør ved en kendt frekvens. Plus, eksperimentet er meget visuelt, men det viste sig på en eller anden måde ikke meget spektakulært, der var ikke nok ild, ild. Lad os zoome ind på eksperimentet og gøre mere ild. For at gøre dette, tag et meterrør med en diameter på 40 mm, det vil være varmt. Planen er den samme, vi vil bore huller, men denne gang 1,5 mm i diameter. Vi starter gas gennem et silikone-rør (som 6 mm), der sælges i en VVS-butik. Vi klæber den i en del af vitaminkrukken. Og det er bare sat på brænderen.
Vi forbinder højttaleren gennem toppen af plastflasken.
Generelt fungerer denne ting - sådan:
Meget glat og smuk bølgeform, installationen fungerer perfekt, men gasstrømmen er tydeligvis ikke nok, bare drej ikke håndtaget. Problemet ligger i dysen, den skal skrues løs fra brænderen, da meget lidt gas passerer gennem den.
Der er det. Men for musikeren havde forfatteren ikke nok højttalerstyrke, så vi går videre til en større højttaler og en stor flaske, og selvfølgelig installerer vi en kinesisk forstærker til at det hele fungerer.
En højttaler med en stor diffusor kan bevæge sig meget større luftmængder, hvilket betyder, at reaktionen på lyd vil være meget skarpere. Og sådan en installation skulle trække musikken, forresten, den ligner en havelommelygte.
I modsætning til en brænder ryger frit brændende gas meget, hvilket er en anden grund til ikke at gentage dette eksperiment derhjemme. Du kan bare se forfatterens originale video:
Det er alt. Tak for din opmærksomhed. Vi ses snart!