Šiandien kartu su „YouTube“ kanalo autoriumi AlexGyveru atliksime labai įdomų įspūdingą ir pavojingą eksperimentą, kuris padės pamatyti garsą ir net pajusti jo šilumą.
Jei jūsų paklaus, kas yra garsas, ką atsakysite? Greičiausiai garsas yra banga, bet kokia banga, kaip jūs įsivaizduojate? Žemiau yra schematiškai parodyta bangos forma, tačiau tokia forma ji tikrai neišlįs iš garsiakalbių.
Čia yra klasikinis garsiakalbio skleidžiamo garso vaizdas:
Jau daug arčiau tiesos, tačiau garsas girdimas už garsiakalbio, todėl teisingiau piešti taip:
Prisiminkite apskritimus ant vandens, jie taip pat išeina iš šaltinio ir padidėja dydžiu, tik apskritimai ant vandens, jei žiūrėsite į juos iš šono, atrodo kaip ta pati banga, nes ant vandens esanti banga yra skersinė arba poslinkio banga. Vandens molekulės keičiamos viena kitos atžvilgiu.
Bet ore esanti banga yra išilginė arba tempimo-suspaudimo banga, kuri sklinda išilgai spindulio, tai yra, oro suspaudimo ir pasikartojimo sritys turi rutulio formą.
Kaip pamatyti bangą ore? Tai beveik neįmanoma padaryti plika akimi. Vienas ryškus pavyzdys yra smūgio banga nuo sprogimo.
Jei sprogimas yra pakankamai galingas, tada iš suspausto oro galite pamatyti sferinę bangą. Jame esantis oras yra toks tankus, kad sukelia tokį rūgštingumą. Bet tuo pačiu metu garsas gali būti įstrigęs, pavyzdžiui, vamzdžio pavidalu, kuriame jis nustos būti rutuliu ir įgaus tuos pačius įtempimo ir suspaudimo sluoksnius.
Be to, tokiuose spąstuose garsas atsispindės nuo užpakalinės sienos, atsiras vadinamoji stovinčioji banga, ir mes laikui bėgant gausime pastovų oro slėgio pasiskirstymą vamzdžio viduje. Ir šiandien mes stebėsime šią įtampos suspaudimo bangą įdomiame eksperimente, kurį Heinrichas Rubensas pirmą kartą atliko dar 1904 m. Jo garbei eksperimentai buvo vadinami Rubenso vamzdžiu.
Norėdami pradėti, mes padarysime nedidelę instaliaciją iš mažo vamzdžio.Tam tinka aliuminio vamzdis, kurio skersmuo 12 mm ir ilgis apie 40 cm.
Vamzdyje turime gręžti maždaug 1 mm skersmens skylutes nedideliu atstumu vienas nuo kito, tarkime, 1 cm. Būsimų skylių vietas pažymime liniuote ir žymekliu bei gręžiame.
Kitas, mums reikia dujų degiklio, geriau šio:
Šis degiklis yra įpurškimo tipas. Dujos maišosi su oru prieš užsidegant ir degant, kaip sakoma, mėlynai liepsnai. Bet mums reikia švarių dujų, todėl oro angas užklijuojame juostele. Nors čia visas antgalis nuimamas, tai dar lengviau.
Ir vėl pritvirtinkite elektrinę juostelę. Vamzdis įkaista, bet ne per daug. Atkreipkite dėmesį į cilindrą. Tai yra degikliams skirtas cilindras, turintis kolonos spaustuką, viršutinėje pusėje esanti išpjova turėtų būti kiek įmanoma pasukta į viršų, kitaip degiklis išskys skystas dujas ir bus daug ugnies.
Garso bangų šaltinis bus kinų išmanusis telefonas su garso dažnio generatoriaus taikymu (jį galima rasti „Google“ rinkoje pagal pavadinimą).
Mes pritvirtiname išmanųjį telefoną su garsiakalbiu prie antrojo vamzdžio galo, plastilinas padės tai padaryti hermetiškai. Mums reikia, kad išmaniojo telefono membranos dinamika būtų maksimaliai sujungta su rageliu esančiu oru. Autorius griežtai nerekomenduoja atlikti šio eksperimento namuose ar be suaugusiųjų priežiūros su gesintuvu, dujos nėra saugiausias žaislas.
Ir mes turime 3 parametrus, kuriuos galima sukonfigūruoti. Tai yra: dujų srautas, garso stiprumas ir dažnis. Eksperimento esmė yra ta, kad tam tikrais dažniais vamzdyje kyla stovinti banga, o dujų slėgis skirtingose šios bangos dalyse yra skirtingas, o kai kur yra daugiau ugnies, o kai kur mažiau. Ir įdomiausia yra tai, kad atstumas tarp smailių atitinka garso bangos ilgį, štai kur yra visa druska. Ir tada autorius pastebėjo, kad molis pradėjo tirpti.
Mes naudosime specialią termoplastiką, kuri suminkštės karštame vandenyje, o tada galėsite iš jos nusiskusti, pavyzdžiui, adapterį iš vamzdžio į išmanųjį telefoną. Tai nėra 3D spausdinimas jums - tai menas.
Dabar apskaičiuokime, kad garso dažnis yra beveik 2900 Hz, garso greitis propano-butane yra beveik toks pat kaip ore, atitinkamai, pagal mokyklos formulę gauname 12 cm bangos ilgį.
Mes žiūrime į vamzdį. Tarp žiburių, kuriuos turime centimetrą, bangos ilgis vertinamas per smailę, 12 ji yra. Beje, šis eksperimentas leidžia išspręsti atvirkštinę problemą, tai yra, rasti garso greitį vamzdyje žinomu dažniu. Be to, eksperimentas yra labai vizualus, tačiau jis pasirodė kažkaip nelabai įspūdingas, trūko ugnies, ugnies. Priartinkime eksperimentą ir padidinkime ugnį. Norėdami tai padaryti, paimkite skaitiklio vamzdį, kurio skersmuo 40 mm, jis bus karštas. Planas yra tas pats, mes gręžime skyles, bet šį kartą 1,5 mm skersmens. Mes pradėsime dujas per silikono vamzdį (pavyzdžiui, 6 mm), parduodamą santechnikos parduotuvėje. Mes jį įklijuosime į dalį stiklainių vitaminų. Tai tiesiog uždėta ant degiklio.
Mes sujungiame garsiakalbį per plastikinio butelio viršutinę dalį.
Apskritai, šis dalykas veikia:
Labai sklandi ir graži bangos forma, montavimas veikia nepriekaištingai, tačiau dujų srauto aiškiai nepakanka, tiesiog nesukite rankenos. Problema slypi purkštuke, jį reikia atsukti nuo degiklio, nes pro jį praeina labai mažai dujų.
Štai jis yra. Bet muzikantui autorius neturėjo pakankamai garsiakalbių galios, todėl pereiname prie didesnio garsiakalbio ir didesnio butelio, ir, žinoma, įdėsime kinišką stiprintuvą, kad viskas veiktų.
Garsiakalbis su dideliu difuzoriumi gali perkelti daug didesnius oro kiekius, o tai reiškia, kad reakcija į garsą bus daug ryškesnė. Ir tokia instaliacija turėtų traukti muziką, beje, ji atrodo kaip sodo žibintuvėlis.
Beje, skirtingai nei degiklis, laisvai deginančios dujos daug rūko, tai yra dar viena priežastis šio eksperimento nekartoti namuose. Galite tiesiog žiūrėti originalų autoriaus vaizdo įrašą:
Tai viskas. Ačiū už dėmesį. Greitai pasimatysime!