Danas ćemo zajedno s autorom YouTube kanala AlexGyver provesti vrlo zanimljiv spektakularan i opasan eksperiment koji će pomoći vidjeti zvuk i čak osjetiti njegovu toplinu.
Ako vas se pita što je zvuk, što ćete odgovoriti? Najvjerojatnije, zvuk je val, ali kakav val, kao što ga zamišljate? Ispod je shematski prikaz valnog oblika, ali naravno da u ovom obliku ne izlazi iz zvučnika.
A evo klasične slike zvuka koji dolazi iz zvučnika:
To je već puno bliže istini, ali zvuk se čuje iza zvučnika, tako da je ispravnije crtati ovako:
Sjetite se krugova na vodi, oni također izlaze iz izvora i povećavaju se u veličini, samo kružnice na vodi, ako ih gledate sa strane, izgledaju kao isti val, jer je val na vodi poprečni val ili val pomaka. Molekule vode pomiču se jedna prema drugoj.
No val u zraku je uzdužni val ili val zatezanja-kompresije i širi se duž polumjera, odnosno područja kompresije i razrjeđivanja zraka imaju oblik sfere.
Kako vidjeti val u zraku? Gotovo je nemoguće to učiniti golim okom. Jedan upečatljiv primjer je udarni val od eksplozije.
Ako je eksplozija dovoljno snažna, tada možete vidjeti sferni val iznad komprimiranog zraka. Zrak u njemu je toliko gust da uzrokuje ne-kisela takva uništavanja. Ali istovremeno, zvuk može biti zarobljen, na primjer, u obliku cijevi u kojoj će prestati biti sfera i dobiti upravo te slojeve napetosti i kompresije.
Štoviše, u takvoj će se zamci zvuk odbijati od stražnje stijenke, pojavit će se i takozvani stojeći val, a mi ćemo dobiti vremensku konstantnu raspodjelu tlaka zraka unutar cijevi. I danas ćemo promatrati upravo taj val kompresije napetosti u zanimljivom eksperimentu, koji je prvi izveo Heinrich Rubens još davne 1904. godine. U njegovu čast, eksperimenti su nazvani Rubensova cijev.
Za početak, napravit ćemo malu instalaciju iz male cijevi.U tu je svrhu prikladna aluminijska cijev promjera 12 mm i duljine oko 40 cm.
Moramo izbušiti rupe u cijevi promjera oko 1 mm na maloj udaljenosti jedna od druge, recimo 1 cm. Mjesta budućih rupa označavamo ravnalom i markerom i bušilicom.
Zatim nam treba plinski plamenik, po mogućnosti ovaj:
Ovaj plamenik je injekcijskog tipa. Plin se miješa sa zrakom prije paljenja i izgaranja kao što kažu s plavim plamenom. Ali potreban nam je čisti plin, tako da rupe za zrak zalijepimo trakom. Iako je ovdje uklonjena cijela mlaznica, to je još lakše.
I ponovo popravite električnu vrpcu. Cijev će se zagrijati, ali ne previše. Obratite pažnju na cilindar. Ovo je cilindar za plamenike s steznom stezaljkom, izrez na gornjoj strani treba okrenuti što je više moguće, inače će plamenik ispljunuti tekući plin i doći će do velikog požara.
Izvor zvučnih valova bit će kineski pametni telefon s primjenom generatora frekvencija zvuka (može se naći na tržištu na Googleu po nazivu).
Pritrdimo pametni telefon s zvučnikom na drugi kraj cijevi, glina će vam pomoći da to učinite hermetički. Potrebna nam je dinamika membrane pametnog telefona kako bismo maksimalno bili povezani sa zrakom u mobilnoj slušalici. Autor snažno ne preporučuje provođenje ovog eksperimenta kod kuće ili bez nadzora odraslih s aparatom za gašenje požara, plin nije najsigurnija igračka.
I imamo 3 parametra koja se mogu konfigurirati. To su: protok plina, glasnoća i frekvencija zvuka. Suština eksperimenta je da na određenim frekvencijama nastaje stojeći val u cijevi, a tlak plina je različit u različitim dijelovima ovog vala, a negdje je više vatre, a negdje manje. A najzanimljivije je da udaljenost između vrhova odgovara duljini zvučnog vala, ovdje je sva sol. A onda je autor primijetio da se glina počela topiti.
Upotrijebit ćemo poseban termoplastik koji omekšava u vrućoj vodi, a zatim možete iz njega izmamiti, na primjer, adapter iz cijevi u pametni telefon. Ovo za vas nije 3d ispis - ovo je umjetnost.
Sada izračunajmo, frekvencija zvuka je gotovo 2900 Hz, brzina zvuka u propan-butanu gotovo je ista kao u zraku, odnosno, prema školskoj formuli, dobivamo valnu duljinu od 12 cm.
Gledamo cijev. Između svjetla imamo centimetar, valna se dužina smatra kroz vrh, 12 to je. Usput, ovaj eksperiment omogućava nam da riješimo obrnuti problem, odnosno da pronađemo brzinu zvuka u cijevi na poznatoj frekvenciji. Plus, eksperiment je vrlo vizualan, ali pokazalo se nekako i ne baš spektakularno, vatra, vatra nije dovoljna. Povećamo eksperiment i napravimo još vatre. Da biste to učinili, uzmite metarnu cijev promjera 40 mm, bit će vruće. Plan je isti, izbušit ćemo rupe, ali ovaj put promjera 1,5 mm. Započet ćemo plin kroz silikonsku cijev (poput 6 mm), koja se prodaje u vodovodnoj trgovini. Zalijepit ćemo ga u dio staklenke vitamina. I to je samo stavilo plamenik.
Zvučnik povezujemo preko vrha plastične boce.
Općenito, ova stvar funkcionira - ovako:
Vrlo gladak i lijep valni oblik, instalacija savršeno funkcionira, ali protok plina očito nije dovoljan, samo nemojte okretati ručicu. Problem leži u mlaznici, treba ga odvrnuti iz plamenika, jer kroz njega prolazi vrlo malo plina.
Tu je. No, za glazbenika autor nije imao dovoljno snage zvučnika, pa prelazimo na veći zvučnik i veliku bocu, i naravno da ćemo ugraditi kinesko pojačalo da sve to funkcionira.
Zvučnik s velikim difuzorom može pomicati mnogo veće količine zraka, što znači da će reakcija na zvuk biti mnogo oštrija. A takva instalacija trebala bi povući glazbu, usput, izgleda kao vrtna svjetiljka.
Usput, za razliku od plamenika, slobodno sagorijevajući plin puno puši, što je još jedan razlog da se ovaj eksperiment ne ponovi kod kuće. Možete samo pogledati autorov originalni videozapis:
To je sve. Hvala na pažnji. Vidimo se uskoro!