Dnes společně s autorem kanálu YouTube AlexGyver provedeme velmi zajímavý velkolepý a nebezpečný experiment, který pomůže vidět zvuk a dokonce cítit jeho teplo.
Pokud se vás zeptá, co je zvuk, na co odpovíte? Zvuk je s největší pravděpodobností vlna, ale jaká vlna, jak si to představujete? Níže je schematické znázornění průběhu, ale v této formě samozřejmě nelétá z reproduktorů.
A tady je klasický obraz zvuku přicházejícího z reproduktoru:
Už je to mnohem blíže k pravdě, ale zvuk je slyšet za reproduktorem, takže je správnější kreslit takto:
Pamatujte na kruhy na vodě, vycházejí také ze zdroje a zvětšují se, pouze kruhy na vodě, pokud se na ně díváte ze strany, vypadají jako stejná vlna, protože vlna na vodě je příčná vlna nebo vlna posunutí. Molekuly vody jsou vzájemně posunuty.
Vlna ve vzduchu je však podélná vlna nebo vlna tahového stlačení a šíří se podél poloměru, to znamená, že oblasti stlačení a vzácné frakce vzduchu mají tvar koule.
Jak vidět vlnu ve vzduchu? Je téměř nemožné to udělat pouhým okem. Jedním z nápadných příkladů je rázová vlna z exploze.
Pokud je exploze dostatečně silná, můžete vidět tlakovou vlnu shora nad stlačeným vzduchem. Vzduch v něm je tak hustý, že způsobuje nekyselou takovou destrukci. Současně však může být zvuk zachycen například ve formě potrubí, ve kterém přestane být koulí a získává právě tyto vrstvy napětí a komprese.
Navíc v takové pasti bude zvuk odrážen od zadní stěny a objeví se tzv. Stojatá vlna, a my budeme mít konstantní rozdělení tlaku vzduchu uvnitř potrubí v průběhu času. A dnes budeme pozorovat tuto vlnu stlačování napětí v zajímavém experimentu, který poprvé provedl Heinrich Rubens v roce 1904. Na počest ho byly pokusy nazývány Rubensova dýmka.
Nejprve provedeme malou instalaci z malé trubice.K tomuto účelu je vhodná hliníková trubice o průměru 12 mm a délce asi 40 cm.
V trubici musíme vyvrtat otvory o průměru asi 1 mm v malé vzdálenosti od sebe, řekněme 1 cm. Místa budoucích děr označíme pravítkem a značkovačem a vrtáním.
Dále potřebujeme plynový hořák, nejlépe tento:
Tento hořák je vstřikovacího typu. Plyn se mísí se vzduchem před zapálením a spálením, jak se říká s modrým plamenem. Ale potřebujeme čistý plyn, takže vzduchové otvory utěsnímeme páskou. Přestože je zde celá tryska odstraněna, je to ještě snazší.
A znovu upevněte elektrickou pásku. Potrubí se zahřeje, ale ne příliš. Věnujte pozornost válce. Jedná se o válec pro hořáky s kleštinovou svorkou, výřez na horní straně by měl být otočen co nejvíce nahoru, jinak by hořák vyplivl tekutý plyn a došlo k velkému požáru.
Zdrojem zvukových vln bude čínský smartphone s aplikací generátoru zvukové frekvence (lze najít na trhu Google podle názvu).
Připevníme smartphone s reproduktorem na druhý konec zkumavky, plastelína to pomůže hermeticky. Potřebujeme, aby membránová dynamika smartphonu byla maximálně propojena se vzduchem v telefonu. Autor důrazně nedoporučuje provádět tento experiment doma nebo bez dozoru dospělého s hasicím přístrojem, plyn není nejbezpečnější hračkou.
A máme 3 parametry, které lze konfigurovat. Jsou to: průtok plynu, hlasitost zvuku a frekvence. Podstata experimentu spočívá v tom, že při určitých frekvencích v trubici vzniká stálá vlna a tlak plynu je v různých částech této vlny odlišný a někde je více ohně a někde méně. A nejzajímavější je, že vzdálenost mezi vrcholy odpovídá délce zvukové vlny, to je místo, kde je veškerá sůl. A pak si autor všiml, že se hlína začala tát.
Použijeme speciální termoplast, který změkčuje v horké vodě, a pak z něj můžete vyřezat například adaptér z dýmky na smartphone. Toto není pro vás 3D tisk - to je umění.
Nyní si vypočtěte, že frekvence zvuku je téměř 2900 Hz, rychlost zvuku v propan-butanu je téměř stejná jako ve vzduchu, resp. Podle školního vzorce získáme vlnovou délku 12 cm.
Díváme se na potrubí. Mezi světly máme centimetr, vlnová délka je uvažována přes vrchol, 12 je. Mimochodem, tento experiment nám umožňuje vyřešit inverzní problém, tj. Najít rychlost zvuku v potrubí na známé frekvenci. Navíc je experiment velmi vizuální, ale ukázalo se, že to není moc velkolepé, nebylo dost ohně, ohně. Pojďme přiblížit experiment a udělat další oheň. Chcete-li to provést, vezměte metr potrubí s průměrem 40 mm, to bude horké. Plán je stejný, vyvrtáme otvory, ale tentokrát průměr 1,5 mm. Pustíme plyn přes silikonovou trubici (jako 6 mm), prodávanou v instalatérském obchodě. Budeme to držet v části sklenice vitamínů. A je to jen na hořáku.
Připojíme reproduktor přes horní část plastové láhve.
Obecně tato věc funguje - takto:
Velmi hladký a krásný tvar vlny, instalace funguje perfektně, ale průtok plynu zjevně nestačí, jen neotáčejte rukojetí. Problém spočívá v trysce, je třeba ji odšroubovat z hořáku, protože jím prochází jen velmi malé množství plynu.
Tady to je. Ale pro hudebníka neměl autor dostatečný výkon reproduktorů, takže se přesuneme k většímu reproduktoru a větší láhvi a samozřejmě nainstalujeme čínský zesilovač, aby to všechno fungovalo.
Reproduktor s velkým difuzorem může pohybovat mnohem většími objemy vzduchu, což znamená, že reakce na zvuk bude mnohem ostřejší. A taková instalace by měla tahat hudbu, mimochodem, vypadá to jako zahradní svítilna.
Mimochodem, na rozdíl od hořáku, volně hořící plyn kouří hodně, což je další důvod, proč tento experiment neopakovat doma. Stačí si jen prohlédnout originální video autora:
To je vše. Děkuji za pozornost. Uvidíme se brzy!