Oggi, insieme all'autore del canale YouTube AlexGyver, condurremo un esperimento spettacolare e pericoloso molto interessante che aiuterà a vedere il suono e persino a sentirne il calore.
Se ti viene chiesto cos'è il suono, a cosa risponderai? Molto probabilmente, il suono è un'onda, ma quale onda, come la immagini? Di seguito è riportata una rappresentazione schematica della forma d'onda, ma certamente non vola fuori dagli altoparlanti in questa forma.
Ed ecco l'immagine classica del suono proveniente dall'altoparlante:
È già molto più vicino alla verità, ma il suono si sente dietro l'altoparlante, quindi è più corretto disegnare in questo modo:
Ricorda i cerchi sull'acqua, escono anche dalla sorgente e aumentano di dimensioni, solo i cerchi sull'acqua, se li guardi di lato, assomigliano alla stessa onda, perché l'onda dell'acqua è un'onda trasversale o un'onda di spostamento. Le molecole d'acqua sono spostate l'una rispetto all'altra.
Ma l'onda nell'aria è un'onda longitudinale o un'onda di compressione a trazione, e si diffonde lungo il raggio, cioè le aree di compressione e rarefazione dell'aria hanno la forma di una sfera.
Come vedere un'onda nell'aria? È quasi impossibile farlo a occhio nudo. Un esempio lampante è l'onda d'urto di un'esplosione.
Se l'esplosione è abbastanza potente, allora puoi vedere un'onda sferica dall'aria compressa. L'aria in esso è così densa che provoca tale distruzione non acida. Ma allo stesso tempo, il suono può essere intrappolato, ad esempio, sotto forma di un tubo in cui cesserà di essere una sfera e otterrà proprio questi strati di tensione e compressione.
Inoltre, in una tale trappola, il suono verrà riflesso dalla parete posteriore e apparirà una cosiddetta onda stazionaria e otterremo una distribuzione costante della pressione dell'aria all'interno del tubo nel tempo. E oggi osserveremo proprio questa ondata di compressione-tensione in un interessante esperimento, condotto per la prima volta da Heinrich Rubens nel 1904. In suo onore, gli esperimenti furono chiamati la pipa di Rubens.
Innanzitutto, eseguiremo una piccola installazione da un piccolo tubo.A questo scopo è adatto un tubo di alluminio con un diametro di 12 mm e una lunghezza di circa 40 cm.
Dobbiamo praticare dei fori nel tubo con un diametro di circa 1 mm ciascuno a una piccola distanza l'uno dall'altro, diciamo 1 cm. Segniamo i luoghi dei futuri buchi con un righello, un pennarello e un trapano.
Successivamente, abbiamo bisogno di un bruciatore a gas, preferibilmente questo:
Questo bruciatore è di tipo ad iniezione. Il gas si mescola con l'aria prima di accendersi e bruciare come si dice con una fiamma blu. Ma abbiamo bisogno di gas pulito, quindi sigilliamo i fori dell'aria con del nastro adesivo. Anche se qui viene rimosso l'intero ugello, è ancora più semplice.
E ripari il nastro elettrico. Il tubo si surriscalda, ma non troppo. Prestare attenzione al cilindro. Questo è un cilindro per bruciatori con pinza, il foro sul lato superiore deve essere ruotato il più possibile, altrimenti il bruciatore sputerà gas liquido e ci sarà molto fuoco.
La fonte delle onde sonore sarà uno smartphone cinese con un'applicazione di un generatore di frequenza sonora (si può trovare nel mercato di Google per nome).
Fissiamo lo smartphone con l'altoparlante alla seconda estremità del tubo, la plastilina aiuterà a farlo ermeticamente. Abbiamo bisogno che la dinamica della membrana dello smartphone sia connessa al massimo con l'aria del telefono. L'autore sconsiglia vivamente di condurre questo esperimento a casa o senza la supervisione di un adulto con un estintore, il gas non è il giocattolo più sicuro.
E abbiamo 3 parametri che possono essere configurati. Questi sono: flusso di gas, volume del suono e frequenza. L'essenza dell'esperimento è che a determinate frequenze appare un'onda stazionaria nel tubo e la pressione del gas è diversa nelle diverse parti di questa onda, e da qualche parte c'è più fuoco e da qualche parte meno. E la cosa più interessante è che la distanza tra i picchi corrisponde alla lunghezza dell'onda sonora, è qui che si trova tutto il sale. E poi l'autore ha notato che l'argilla ha iniziato a sciogliersi.
Useremo uno speciale termoplastico che si ammorbidisce in acqua calda e quindi puoi scolpire da esso, ad esempio, un adattatore da una pipa a uno smartphone. Questa non è una stampa 3d per te - questa è arte.
Ora calcoliamo, la frequenza del suono è quasi 2900 Hz, la velocità del suono nel propano-butano è quasi la stessa dell'aria, rispettivamente, secondo la formula della scuola, otteniamo una lunghezza d'onda di 12 cm.
Guardiamo la pipa. Tra le luci abbiamo un centimetro, la lunghezza d'onda è considerata attraverso il picco, 12 lo è. A proposito, questo esperimento ci consente di risolvere il problema inverso, cioè di trovare la velocità del suono in un tubo a una frequenza nota. Inoltre, l'esperimento è molto visivo, ma si è rivelato in qualche modo non molto spettacolare, non c'era abbastanza fuoco, fuoco. Ingrandiamo l'esperimento e facciamo più fuoco. Per fare questo, prendi un tubo del metro con un diametro di 40 mm, sarà caldo.Il piano è lo stesso, faremo dei fori, ma questa volta 1,5 mm di diametro. Inizieremo il gas attraverso un tubo di silicone (come 6 mm), venduto in un negozio di impianti idraulici. Lo inseriremo in una parte del barattolo di vitamine. Ed è appena acceso il bruciatore.
Colleghiamo l'altoparlante attraverso la parte superiore della bottiglia di plastica.
In generale, questa cosa funziona - in questo modo:
Forma d'onda molto liscia e bella, l'installazione funziona perfettamente, ma il flusso di gas non è chiaramente sufficiente, basta non ruotare la maniglia. Il problema risiede nell'ugello, deve essere svitato dal bruciatore, poiché passa pochissimo gas.
Eccolo Ma per il musicista, l'autore non aveva abbastanza potenza per gli altoparlanti, quindi ci rivolgiamo a un altoparlante più grande e una bottiglia grande, e ovviamente installeremo un amplificatore cinese per farlo funzionare.
Un altoparlante con un grande diffusore può spostare volumi d'aria molto più grandi, il che significa che la reazione al suono sarà molto più nitida. E una tale installazione dovrebbe tirare la musica, a proposito, sembra una torcia da giardino.
A proposito, a differenza di un bruciatore, il gas che brucia liberamente fuma molto, il che è un altro motivo per non ripetere questo esperimento a casa. Puoi semplicemente guardare il video originale dell'autore:
Tutto qui. Grazie per l'attenzione. A presto!