Dnes spolu s autorom kanála YouTube AlexGyver uskutočníme veľmi zaujímavý veľkolepý a nebezpečný experiment, ktorý pomôže vidieť zvuk a dokonca cítiť jeho teplo.
Ak sa vás opýta, čo je zdravé, na čo odpoviete? Zvuk je s najväčšou pravdepodobnosťou vlna, ale aká vlna, ako si ju predstavujete? Nižšie je schematické znázornenie tvaru vlny, ale v tejto podobe to určite z lietadiel nevyletie.
A tu je klasický obraz zvuku vychádzajúceho z reproduktora:
Už je to oveľa bližšie k pravde, ale zvuk zaznie za reproduktorom, takže je správne kresliť takto:
Pamätajte na kruhy na vode, tie tiež vychádzajú zo zdroja a zväčšujú sa, iba kruhy na vode, ak sa na ne pozriete zo strany, vyzerajú ako rovnaká vlna, pretože vodná vlna je priečna alebo posunová vlna. Molekuly vody sú vzájomne posunuté.
Vlna vo vzduchu je však pozdĺžna vlna alebo vlna ťahovej kompresie a šíri sa pozdĺž polomeru, to znamená, že oblasti stlačenia a zriedenia vzduchu majú tvar gule.
Ako vidieť vlnu vo vzduchu? Je to takmer nemožné urobiť voľným okom. Jedným z nápadných príkladov je nárazová vlna spôsobená explóziou.
Ak je výbuch dostatočne silný, môžete vidieť stlačenú vzduch sférickou vlnou. Vzduch v ňom je taký hustý, že spôsobuje také kyslé rozkladanie. Zároveň sa však zvuk môže zachytiť napríklad vo forme rúrky, v ktorej prestane byť guľou a získa práve tieto vrstvy napätia a kompresie.
Okrem toho v takomto lapači sa zvuk odrazí od zadnej steny a objaví sa takzvaná stojatá vlna a v priebehu času dosiahneme konštantné rozdelenie tlaku vzduchu vo vnútri potrubia. A dnes budeme pozorovať túto vlnu kompresie napätia v zaujímavom experimente, ktorý prvýkrát uskutočnil Heinrich Rubens v roku 1904. Na počesť tohto experimentu sa experimenty nazývali Rubensova fajka.
Najprv urobíme malú inštaláciu z malej trubice.Na tento účel je vhodná hliníková rúrka s priemerom 12 mm a dĺžkou asi 40 cm.
V trubici musíme vyvŕtať diery s priemerom asi 1 mm v malej vzdialenosti od seba, povedzme 1 cm. Miesta budúcich dier označíme pravítkom a značkovačom a vŕtačkou.
Ďalej potrebujeme plynový horák, pokiaľ možno tento:
Tento horák je vstrekovacieho typu. Plyn sa zmieša so vzduchom pred zapálením a horením, ako sa hovorí s modrým plameňom. Potrebujeme však čistý plyn, aby sme vzduchové otvory utesnili páskou. Aj keď je tu celá tryska odstránená, je to ešte jednoduchšie.
A znova pripevnite elektrickú pásku. Potrubie sa zahrieva, ale nie príliš. Venujte pozornosť valcu. Jedná sa o valec pre horáky so svorkou klieští, výrez na hornej strane by sa mal otočiť čo najviac, inak by horák vyplivol tekutý plyn a došlo k veľkému požiaru.
Zdrojom zvukových vĺn bude čínsky smartfón s aplikáciou generátora zvukovej frekvencie (nájdete na trhu Google podľa názvu).
Pripevňujeme smartphone s reproduktorom k druhému koncu trubice, plastelína to pomôže hermeticky. Potrebujeme, aby membránová dynamika smartfónu bola maximálne prepojená so vzduchom v telefóne. Autor dôrazne neodporúča vykonávať tento experiment doma ani bez dozoru dospelej osoby pomocou hasiaceho prístroja, plyn nie je najbezpečnejšou hračkou.
A máme 3 parametre, ktoré je možné nakonfigurovať. Sú to: prietok plynu, objem zvuku a frekvencia. Podstata experimentu spočíva v tom, že pri určitých frekvenciách sa v trubici objavuje stojatá vlna a tlak plynu je v rôznych častiach tejto vlny iný a niekde je viac ohňa a niekde menej. A najzaujímavejšie je, že vzdialenosť medzi vrcholmi zodpovedá dĺžke zvukovej vlny, to je miesto, kde je všetka soľ. A potom si autor všimol, že sa hlina začala topiť.
Použijeme špeciálny termoplast, ktorý zmäkne v horúcej vode, a potom z neho môžete vyrezať napríklad adaptér z rúrky na smartfón. Toto nie je pre vás 3D tlač - je to umenie.
Teraz si spočítajme, že frekvencia zvuku je takmer 2900 Hz, rýchlosť zvuku v propán-butáne je takmer rovnaká ako vo vzduchu, resp. Podľa školského vzorca získame vlnovú dĺžku 12 cm.
Pozeráme sa na potrubie. Medzi svetlami máme centimeter, vlnová dĺžka sa zvažuje cez vrchol, 12 je. Mimochodom, tento experiment nám umožňuje vyriešiť inverzný problém, to znamená nájsť rýchlosť zvuku v potrubí pri známej frekvencii. Navyše, experiment je veľmi vizuálny, ale ukázalo sa, že nie je príliš veľkolepé, nebolo dosť ohňa, ohňa. Priblížime experiment a urobíme viac ohňa. Ak to chcete urobiť, vezmite meraciu rúrku s priemerom 40 mm, bude horúca. Plán je rovnaký, vyvŕtame diery, ale tentoraz priemer 1,5 mm. Plyn začneme silikónovou trubicou (ako 6 mm), ktorá sa predáva v inštalatérskom obchode. Prilepíme to do pohára s vitamínmi. A je to len na horáku.
Pripojíme reproduktor cez hornú časť plastovej fľaše.
Všeobecne platí, že táto vec funguje - takto:
Veľmi hladký a krásny tvar vlny, inštalácia funguje dokonale, ale prúd plynu zjavne nestačí, len neotáčajte rukoväťou. Problém spočíva v dýze, musí sa odskrutkovať z horáka, pretože ňou prechádza veľmi málo plynu.
Tam to je. Pre hudobníka však autor nemal dostatočný výkon reproduktorov, takže prejdeme k väčšiemu reproduktoru a veľkej fľaši a samozrejme nainštalujeme čínsky zosilňovač, aby to všetko fungovalo.
Reproduktor s veľkým difúzorom môže prenášať oveľa väčšie objemy vzduchu, čo znamená, že reakcia na zvuk bude oveľa ostrejšia. A takáto inštalácia by mala priniesť hudbu, mimochodom, vyzerá to ako záhradná baterka.
Mimochodom, na rozdiel od horáka, voľne horiaci plyn fajčí veľa, čo je ďalším dôvodom, aby sa tento experiment neopakoval doma. Môžete si len pozrieť pôvodné video autora:
To je všetko. Ďakujem za pozornosť. Uvidíme sa skoro!