Днес заедно с автора на YouTube канала AlexGyver ще проведем един много интересен зрелищен и опасен експеримент, който ще помогне да се види звука и дори да се усети неговата топлина.
Ако бъдете попитани какво е звук, какво ще отговорите? Най-вероятно звукът е вълна, но каква вълна, както си го представяте? По-долу е схематично представяне на формата на вълната, но разбира се, тя не излита от високоговорителите в тази форма.
А ето и класическото изображение на звука, идващ от високоговорителя:
Вече е много по-близо до истината, но звукът се чува зад високоговорителя, така че е по-правилно да нарисувате така:
Помнете кръговете по водата, те също излизат от източника и се увеличават по размер, само кръговете върху водата, ако ги гледате отстрани, изглеждат като една и съща вълна, защото водната вълна е напречна вълна или изместваща вълна. Водните молекули се изместват една спрямо друга.
Но вълната във въздуха е надлъжна вълна или вълна с опън на сгъстяване и тя се разпространява по радиуса, тоест зоните на сгъстяване и разреждане на въздуха имат формата на сфера.
Как да видите вълна във въздуха? Да направите това с просто око е почти невъзможно. Един ярък пример е ударната вълна от експлозия.
Ако експлозията е достатъчно мощна, тогава можете да видите сферична вълна отгоре на сгъстения въздух. Въздухът в него е толкова гъст, че причинява некиселинни такива разрушения. Но в същото време звукът може да бъде хванат например под формата на тръба, в която той ще престане да бъде сфера и ще получи тези много слоеве на напрежение и компресия.
Освен това в такъв капан звукът ще се отразява от задната стена и ще се появи така наречената стояща вълна и ние ще получим постоянно разпределение на налягането на въздуха вътре в тръбата във времето. И днес ще наблюдаваме тази много вълна от напрежение-компресия в интересен експеримент, който за първи път е проведен от Хайнрих Рубенс през 1904г. В чест на него експериментите бяха наречени тръбата на Рубенс.
За начало ще направим малка инсталация от малка тръба.За тази цел е подходяща алуминиева тръба с диаметър 12 мм и дължина около 40 см.
Трябва да пробием дупки в тръбата с диаметър около 1 мм всяка на малко разстояние една от друга, да речем 1 см. Маркираме местата на бъдещите дупки с владетел и маркер и свредло.
След това се нуждаем от газова горелка, за предпочитане тази:
Тази горелка е инжекционен тип. Газът се смесва с въздуха преди запалване и изгаряне, както се казва със син пламък. Но имаме нужда от чист газ, така че запечатваме отворите за въздух с тиксо. Въпреки че тук цялата дюза е премахната, това е още по-лесно.
И отново фиксирайте електрическата лента. Тръбата ще се нагрява, но не много. Обърнете внимание на цилиндъра. Това е цилиндър за горелки със стягаща скоба, изрезът от горната страна трябва да бъде обърнат, доколкото е възможно, в противен случай горелката ще изплюе течен газ и ще има много огън.
Източникът на звукови вълни ще бъде китайски смартфон с приложение на звуков честотен генератор (може да се намери на пазара на google по име).
Ние фиксираме смартфона с високоговорителя към втория край на тръбата, пластилинът ще помогне да се направи това херметично. Нуждаем се от динамиката на мембраната на смартфона, за да бъдем максимално свързани с въздуха в слушалката. Авторът категорично не препоръчва провеждането на този експеримент у дома или без наблюдение на възрастни с пожарогасител, газът не е най-сигурната играчка.
И ние имаме 3 параметъра, които могат да бъдат конфигурирани. Това са: газов поток, звуков обем и честота. Същността на експеримента е, че при определени честоти в тръбата се появява стояща вълна и налягането на газа е различно в различните части на тази вълна, а някъде има повече огън, а някъде по-малко. И най-интересното е, че разстоянието между върховете съответства на дължината на звуковата вълна, тук е цялата сол. И тогава авторът забеляза, че глината започва да се топи.
Ще използваме специална термопластика, която омеква в гореща вода и след това можете да извайвате от нея, например, адаптер от тръба към смартфон. Това не е 3d принт за вас - това е изкуство.
Сега нека да изчислим, честотата на звука е почти 2900 Hz, скоростта на звука в пропан-бутан е почти същата като във въздуха, съответно според училищната формула получаваме дължина на вълната 12 cm.
Гледаме тръбата. Между светлините имаме сантиметър, дължината на вълната се счита през върха, 12 е. Между другото, този експеримент ни позволява да разрешим обратния проблем, тоест да намерим скоростта на звука в тръба с известна честота. Плюс това, експериментът е много визуален, но се оказа някак не много зрелищен, нямаше достатъчно огън, огън. Нека да увеличим експеримента и да направим още огън. За да направите това, вземете метрова тръба с диаметър 40 мм, ще е горещо. Планът е същият, ще пробием дупки, но този път с диаметър 1,5 мм. Ще стартираме газ през силиконова тръба (като 6 мм), която се продава във водопроводен магазин. Ще го залепим в част от буркана с витамини. И просто е поставен на горелката.
Свързваме високоговорителя през горната част на пластмасовата бутилка.
По принцип това нещо работи - така:
Много гладка и красива форма на вълната, инсталацията работи перфектно, но потока на газ явно не е достатъчен, просто не усуквайте дръжката. Проблемът се крие в дюзата, тя трябва да се развие от горелката, тъй като през нея преминава много малко газ.
Ето го. Но за музиканта авторът нямаше достатъчно мощност на високоговорителя, затова преминаваме към по-голям високоговорител и голяма бутилка и разбира се, че ще инсталираме китайски усилвател, за да може всичко да работи.
Говорител с голям дифузор може да движи много по-големи обеми въздух, което означава, че реакцията на звука ще бъде много по-остра. И такава инсталация трябва да дърпа музиката, между другото, тя изглежда като градинско фенерче.
Между другото, за разлика от горелката, свободно изгарящият газ пуши много, което е още една причина да не се повтаря този експеримент у дома. Можете просто да гледате оригиналното видео на автора:
Това е всичко. Благодаря за вниманието. Ще се видим скоро!