Vandaag zullen we samen met de auteur van het YouTube-kanaal AlexGyver een zeer interessant spectaculair en gevaarlijk experiment uitvoeren dat zal helpen om het geluid te zien en zelfs de warmte ervan te voelen.
Als u wordt gevraagd wat geluid is, wat antwoordt u dan? Geluid is hoogstwaarschijnlijk een golf, maar welke golf, zoals u zich die voorstelt? Hieronder is een schematische weergave van de golfvorm, maar deze vliegt zeker niet uit de speakers in deze vorm.
En hier is het klassieke beeld van het geluid dat uit de luidspreker komt:
Al veel dichter bij de waarheid, maar het geluid wordt achter de luidspreker gehoord, dus het is correcter om als volgt te tekenen:
Denk aan de cirkels op het water, ze komen ook uit de bron en worden groter, alleen de cirkels op het water, als je ze vanaf de zijkant bekijkt, zien eruit als dezelfde golf, omdat de golf op het water een transversale golf of een verplaatsingsgolf is. Watermoleculen worden relatief ten opzichte van elkaar verplaatst.
Maar de golf in de lucht is een longitudinale golf of een trek-compressiegolf en verspreidt zich langs de straal, dat wil zeggen, de gebieden van compressie en verdunning van lucht hebben de vorm van een bol.
Hoe zie je een golf in de lucht? Het is bijna onmogelijk om dit met het blote oog te doen. Een opvallend voorbeeld is de schokgolf van een explosie.
Als de explosie krachtig genoeg is, kun je een sferische golf van boven de perslucht zien. De lucht erin is zo dicht dat het een niet-zure vernietiging veroorzaakt. Maar tegelijkertijd kan geluid bijvoorbeeld worden opgesloten in de vorm van een pijp waarin het ophoudt een bol te zijn en juist deze lagen spanning en compressie krijgt.
Bovendien zal in zo'n val het geluid worden gereflecteerd door de achterwand, en de zogenaamde staande golf zal verschijnen, en we zullen in de loop van de tijd een constante verdeling van de luchtdruk in de buis krijgen. En vandaag zullen we deze golf van spanningscompressie observeren in een interessant experiment, dat voor het eerst werd uitgevoerd door Heinrich Rubens in 1904. Ter ere van hem werden de experimenten de Rubenspijp genoemd.
Om te beginnen maken we van een buisje een kleine installatie.Hiervoor is een aluminium buis met een diameter van 12 mm en een lengte van ongeveer 40 cm geschikt.
We moeten gaten in de buis boren met een diameter van ongeveer 1 mm elk op een kleine afstand van elkaar, zeg 1 cm. We markeren de plaatsen van toekomstige gaten met een liniaal en marker en boren.
Vervolgens hebben we een gasbrander nodig, bij voorkeur deze:
Deze brander is een injectietype. Gas vermengt zich met lucht voordat het ontsteekt en verbrandt zoals ze zeggen met een blauwe vlam. Maar we hebben schoon gas nodig, dus we dichten de luchtgaten af met tape. Hoewel hier het hele mondstuk wordt verwijderd, is het nog eenvoudiger.
En bevestig opnieuw de elektrische tape. De buis wordt warm, maar niet te veel. Let op de cilinder. Dit is een cilinder voor branders met een spantangklem, de uitsparing aan de bovenzijde dient zoveel mogelijk naar boven gedraaid te worden, anders spuugt de brander vloeibaar gas en ontstaat er veel vuur.
De bron van geluidsgolven zal een Chinese smartphone zijn met een toepassing van een geluidsfrequentiegenerator (op naam te vinden in de google market).
We bevestigen de smartphone met de luidspreker aan het tweede uiteinde van de buis, plasticine helpt dit hermetisch te doen. We moeten de membraandynamica van de smartphone maximaal verbinden met de lucht in de handset. De auteur raadt ten sterkste af om dit experiment thuis uit te voeren of zonder toezicht van een volwassene met een brandblusser, gas is niet het veiligste speelgoed.
En we hebben 3 parameters die kunnen worden geconfigureerd. Dit zijn: gasstroom, geluidsvolume en frequentie. De essentie van het experiment is dat er bij bepaalde frequenties een staande golf ontstaat in de buis en dat de gasdruk anders is in verschillende delen van deze golf, en ergens is er meer vuur, en ergens minder. En het meest interessante is dat de afstand tussen de pieken overeenkomt met de lengte van de geluidsgolf, hier zit al het zout. En toen merkte de auteur dat de klei begon te smelten.
We zullen een speciale thermoplast gebruiken die zacht wordt in heet water, en dan kun je er bijvoorbeeld een adapter van een pijp naar een smartphone van maken. Dit is geen 3D-print voor jou - dit is kunst.
Laten we nu eens berekenen, de frequentie van geluid is bijna 2900 Hz, de snelheid van geluid in propaan-butaan is bijna hetzelfde als in lucht, volgens de schoolformule krijgen we een golflengte van 12 cm.
We kijken naar de pijp. Tussen de lichten hebben we een centimeter, de golflengte wordt door de piek beschouwd, 12 dat is het. Dit experiment stelt ons trouwens in staat het omgekeerde probleem op te lossen, dat wil zeggen de geluidssnelheid in een pijp met een bekende frequentie te bepalen. Bovendien is het experiment erg visueel, maar op de een of andere manier bleek het niet erg spectaculair, er was niet genoeg vuur, vuur. Laten we inzoomen op het experiment en meer vuur maken. Om dit te doen, neem een meter pijp met een diameter van 40 mm, het zal heet zijn Het plan is hetzelfde, we zullen gaten boren, maar dit keer met een diameter van 1,5 mm. We starten gas via een siliconen buis (zoals 6 mm), verkocht in een loodgieterswinkel. We plakken het in een deel van de pot met vitamines. En het wordt gewoon op de brander gezet.
We verbinden de speaker via de bovenkant van de plastic fles.
Over het algemeen werkt dit ding - zoals dit:
Zeer soepele en mooie golfvorm, de installatie werkt perfect, maar de gasstroom is duidelijk niet genoeg, draai gewoon niet aan de hendel. Het probleem zit hem in het mondstuk, het moet van de brander worden losgeschroefd, omdat er heel weinig gas doorheen gaat.
Daar is het. Maar voor de muzikant had de auteur niet genoeg sprekersvermogen, dus wenden we ons tot een grotere luidspreker en een grote fles, en natuurlijk zullen we een Chinese versterker installeren om het allemaal te laten werken.
Een luidspreker met een grote diffuser kan veel grotere luchtvolumes verplaatsen, wat betekent dat de reactie op geluid veel scherper zal zijn. En zo'n installatie zou de muziek moeten trekken, het ziet er trouwens uit als een zaklamp in de tuin.
Trouwens, in tegenstelling tot een brander, rookt vrij brandend gas veel, wat een andere reden is om dit experiment niet thuis te herhalen. Je kunt gewoon de originele video van de auteur bekijken:
Dat is alles. Bedankt voor je aandacht. Tot binnenkort!