Idag, tillsammans med författaren till YouTube-kanalen AlexGyver, kommer vi att genomföra ett mycket intressant spektakulärt och farligt experiment som hjälper till att se ljudet och till och med känna värmen.
Om du blir frågad vad som är ljud, vad kommer du att svara på? Ljudet är troligtvis en våg, men vilken våg, som du föreställer dig det? Nedan visas en schematisk bild av vågformen, men den flyger verkligen inte ut från högtalarna i denna form.
Och här är den klassiska bilden av ljudet från högtalaren:
Redan mycket närmare sanningen, men ljudet hörs bakom högtalaren, så det är mer korrekt att rita så här:
Kom ihåg cirklarna på vattnet, de kommer också ur källan och ökar i storlek, bara cirklarna på vattnet, om du tittar på dem från sidan, ser ut som samma våg, eftersom vågen på vattnet är en tvärgående våg eller en förskjutningsvåg. Vattenmolekyler förflyttas relativt varandra.
Men vågen i luften är en längsgående våg eller en dragkompressionsvåg, och den utbreder sig längs radien, det vill säga områdena med komprimering och sällsynt luft har formen av en sfär.
Hur ser man en våg i luften? Det är nästan omöjligt att göra detta med blotta ögat. Ett slående exempel är chockvågen från en explosion.
Om explosionen är tillräckligt kraftfull kan du se en sfärisk våg över tryckluften. Luften i den är så tät att den orsakar en icke-sur sådan förstörelse. Men samtidigt kan ljud fångas, till exempel i form av ett rör i vilket det upphör att vara en sfär och få just dessa lager av spänning och komprimering.
I en sådan fälla reflekteras dessutom ljudet från bakväggen, och den så kallade stående vågen kommer att dyka upp, och vi kommer att få en konstant fördelning av lufttrycket inuti röret över tid. Och idag kommer vi att observera denna mycket våg av spänningskomprimering i ett intressant experiment, som först genomfördes av Heinrich Rubens redan 1904. Till heder för honom kallades experimenten Rubens pipe.
Till att börja med kommer vi att göra en liten installation från ett litet rör.Ett aluminiumrör med en diameter på 12 mm och en längd av cirka 40 cm är lämpligt för detta ändamål.
Vi måste borra hål i röret med en diameter på cirka 1 mm vardera på ett litet avstånd från varandra, säg 1 cm. Vi markerar platserna för framtida hål med en linjal och markör och borr.
Därefter behöver vi en gasbrännare, helst den här:
Denna brännare är en injektionstyp. Gas blandas med luft innan den antänds och brinner som de säger med en blå låga. Men vi behöver ren gas, så vi förseglar lufthålen med tejp. Även om här hela munstycket tas bort är det ännu enklare.
Och fixa igen den elektriska tejpen. Röret värms upp, men inte för mycket. Var uppmärksam på cylindern. Detta är en cylinder för brännare med en spännklämma, utskärningen på översidan bör vridas uppåt så mycket som möjligt, annars kommer brännaren att spottas flytande gas och det kommer att bli mycket eld.
Källan till ljudvågor kommer att vara en kinesisk smartphone med en applikation av en ljudfrekvensgenerator (finns på Google-marknaden med namn).
Vi fixar smarttelefonen med högtalaren i rörets andra ände, plasticin hjälper till att göra detta hermetiskt. Vi behöver att smarttelefonens membrandynamik ska vara maximalt ansluten till luften i luren. Författaren rekommenderar starkt inte att genomföra detta experiment hemma eller utan övervakning av vuxna med en brandsläckare, gas är inte den säkraste leksaken.
Och vi har 3 parametrar som kan konfigureras. Dessa är: gasflöde, ljudvolym och frekvens. Kärnan i experimentet är att vid vissa frekvenser uppstår en stående våg i röret och gastrycket är olika i olika delar av denna våg, och någonstans finns det mer eld och någonstans mindre. Och det mest intressanta är att avståndet mellan topparna motsvarar längden på ljudvågen, det är där allt salt är. Och så märkte författaren att leran började smälta.
Vi kommer att använda en speciell termoplast som mjuknar i varmt vatten, och sedan kan du skulptera från det, till exempel en adapter från ett rör till en smartphone. Detta är inte ett 3d-tryck för dig - det är konst.
Låt oss nu beräkna, ljudfrekvensen är nästan 2900 Hz, ljudets hastighet i propan-butan är nästan densamma som i luft, enligt skolformeln får vi en våglängd på 12 cm.
Vi tittar på röret. Mellan lamporna har vi en centimeter, våglängden betraktas genom toppen, 12 är den. Förresten, detta experiment tillåter oss att lösa det omvända problemet, det vill säga att hitta ljudets hastighet i ett rör på en känd frekvens. Dessutom är experimentet väldigt visuellt, men det visade sig på något sätt inte så spektakulärt, det fanns inte tillräckligt med eld, eld. Låt oss zooma in på experimentet och göra mer eld. För att göra detta, ta ett meterrör med en diameter på 40 mm, det kommer att vara hett. Planen är densamma, vi borrar hål, men denna gång 1,5 mm i diameter. Vi kommer att starta gas genom ett silikonrör (som 6 mm) som säljs i en VVS-butik. Vi kommer att fästa den i en del av vitaminburkarna. Och det är bara på brännaren.
Vi ansluter högtalaren genom toppen av plastflaskan.
I allmänhet fungerar den här saken - så här:
Mycket smidig och vacker vågform, installationen fungerar perfekt, men gasflödet räcker helt klart inte, vrid bara inte handtaget. Problemet ligger i munstycket, det måste lossas från brännaren, eftersom mycket lite gas passerar genom den.
Där är det. Men för musiker hade författaren inte tillräckligt med högtalarkraft, så vi går vidare till en större högtalare och en större flaska, och naturligtvis kommer vi att installera en kinesisk förstärkare för att allt ska fungera.
En högtalare med stor diffusor kan flytta mycket större luftvolymer, vilket innebär att reaktionen på ljudet blir mycket skarpare. Och en sådan installation bör dra musiken, förresten, den ser ut som en trädgårdsficklampa.
Till skillnad från en brännare röker fritt brinnande gas mycket, vilket är en annan anledning till att inte upprepa detta experiment hemma. Du kan bara titta på författarens originalvideo:
Det är allt. Tack för din uppmärksamhet. Vi ses snart!