Heute werden wir zusammen mit dem Autor des YouTube-Kanals AlexGyver ein sehr interessantes spektakuläres und gefährliches Experiment durchführen, das dabei hilft, den Klang zu sehen und sogar seine Wärme zu spüren.
Wenn Sie gefragt werden, was Ton ist, was werden Sie antworten? Wahrscheinlich ist Schall eine Welle, aber welche Welle, wie Sie es sich vorstellen? Unten finden Sie eine schematische Darstellung der Wellenform, die jedoch in dieser Form sicherlich nicht aus den Lautsprechern herausfliegt.
Und hier ist das klassische Bild des vom Lautsprecher kommenden Klangs:
Schon viel näher an der Wahrheit, aber der Ton ist hinter dem Lautsprecher zu hören, daher ist es richtiger, so zu zeichnen:
Denken Sie an die Kreise auf dem Wasser, sie kommen auch aus der Quelle und nehmen an Größe zu. Nur die Kreise auf dem Wasser sehen, wenn Sie sie von der Seite betrachten, wie dieselbe Welle aus, da die Welle auf dem Wasser eine Transversalwelle oder eine Verschiebungswelle ist. Wassermoleküle werden relativ zueinander verschoben.
Die Welle in der Luft ist jedoch eine Longitudinalwelle oder eine Zugkompressionswelle und breitet sich entlang des Radius aus, dh die Bereiche der Kompression und Verdünnung der Luft haben die Form einer Kugel.
Wie sieht man eine Welle in der Luft? Mit bloßem Auge ist das fast unmöglich. Ein bemerkenswertes Beispiel ist die Stoßwelle einer Explosion.
Wenn die Explosion stark genug ist, können Sie eine Kugelwelle über der Druckluft sehen. Die Luft darin ist so dicht, dass sie eine solche Zerstörung nicht sauer verursacht. Gleichzeitig kann Schall beispielsweise in Form eines Rohrs eingefangen werden, in dem er keine Kugel mehr ist und genau diese Schichten von Spannung und Kompression erhält.
Darüber hinaus wird in einer solchen Falle Schall von der Rückwand reflektiert, und es tritt eine sogenannte stehende Welle auf, und wir erhalten über die Zeit eine konstante Verteilung des Luftdrucks innerhalb des Rohrs. Und heute werden wir genau diese Welle der Spannungskompression in einem interessanten Experiment beobachten, das erstmals 1904 von Heinrich Rubens durchgeführt wurde. Zu seinen Ehren wurden die Experimente Rubens-Pfeife genannt.
Zunächst werden wir eine kleine Installation aus einem kleinen Rohr machen.Hierzu eignet sich ein Aluminiumrohr mit einem Durchmesser von 12 mm und einer Länge von ca. 40 cm.
Wir müssen Löcher in das Rohr mit einem Durchmesser von jeweils etwa 1 mm in einem kleinen Abstand voneinander bohren, beispielsweise 1 cm. Wir markieren die Stellen zukünftiger Löcher mit einem Lineal und einem Marker und bohren.
Als nächstes brauchen wir einen Gasbrenner, vorzugsweise diesen:
Dieser Brenner ist ein Einspritzbrenner. Gas vermischt sich mit Luft, bevor es sich entzündet und brennt, wie es mit einer blauen Flamme heißt. Aber wir brauchen sauberes Gas, also verschließen wir die Luftlöcher mit Klebeband. Obwohl hier die gesamte Düse entfernt wird, ist es noch einfacher.
Und wieder das Klebeband befestigen. Das Rohr erwärmt sich, aber nicht zu stark. Achten Sie auf den Zylinder. Dies ist ein Zylinder für Brenner mit Spannzangenklemme. Der Ausschnitt an der Oberseite sollte so weit wie möglich gedreht werden, da sonst der Brenner flüssiges Gas ausspuckt und viel Feuer entsteht.
Die Quelle der Schallwellen wird ein chinesisches Smartphone mit einer Anwendung eines Schallfrequenzgenerators sein (auf dem Google-Markt namentlich zu finden).
Wir befestigen das Smartphone mit dem Lautsprecher am zweiten Ende der Röhre, Plastilin hilft dabei hermetisch. Wir brauchen die Membrandynamik des Smartphones, um maximal mit der Luft im Mobilteil verbunden zu sein. Der Autor empfiehlt dringend, dieses Experiment nicht zu Hause oder ohne Aufsicht eines Erwachsenen mit einem Feuerlöscher durchzuführen. Gas ist nicht das sicherste Spielzeug.
Und wir haben 3 Parameter, die konfiguriert werden können. Dies sind: Gasfluss, Schallvolumen und Frequenz. Das Wesentliche des Experiments ist, dass bei bestimmten Frequenzen eine stehende Welle in der Röhre auftritt und der Gasdruck in verschiedenen Teilen dieser Welle unterschiedlich ist und irgendwo mehr Feuer und irgendwo weniger. Und das Interessanteste ist, dass der Abstand zwischen den Spitzen der Länge der Schallwelle entspricht. Hier befindet sich das gesamte Salz. Und dann bemerkte der Autor, dass der Ton zu schmelzen begann.
Wir werden einen speziellen Thermoplasten verwenden, der in heißem Wasser weich wird, und aus dem Sie beispielsweise einen Adapter von einem Rohr zu einem Smartphone formen können. Dies ist kein 3D-Druck für Sie - das ist Kunst.
Berechnen wir nun, die Schallfrequenz beträgt fast 2900 Hz, die Schallgeschwindigkeit in Propan-Butan ist fast die gleiche wie in Luft, gemäß der Schulformel erhalten wir eine Wellenlänge von 12 cm.
Wir schauen auf die Pfeife. Zwischen den Lichtern haben wir einen Zentimeter, die Wellenlänge wird durch den Peak betrachtet, 12 ist es. Dieses Experiment ermöglicht es uns übrigens, das inverse Problem zu lösen, dh die Schallgeschwindigkeit in einem Rohr bei einer bekannten Frequenz zu ermitteln. Außerdem ist das Experiment sehr visuell, aber es hat sich als nicht sehr spektakulär herausgestellt, Feuer, Feuer ist nicht genug. Lassen Sie uns das Experiment vergrößern und mehr Feuer machen. Nehmen Sie dazu ein Messrohr mit einem Durchmesser von 40 mm, es wird heiß. Der Plan ist der gleiche, wir bohren Löcher, diesmal jedoch mit einem Durchmesser von 1,5 mm. Wir werden Gas durch einen Silikonschlauch (wie 6 mm) starten, der in einem Sanitärgeschäft verkauft wird. Wir werden es in einen Teil des Glases mit Vitaminen stecken. Und es wird einfach auf den Brenner gestellt.
Wir verbinden den Lautsprecher durch die Oberseite der Plastikflasche.
Im Allgemeinen funktioniert dieses Ding - so:
Sehr glatte und schöne Wellenform, die Installation funktioniert perfekt, aber der Gasfluss reicht eindeutig nicht aus, drehen Sie den Griff einfach nicht. Das Problem liegt in der Düse, sie muss vom Brenner abgeschraubt werden, da nur sehr wenig Gas durch sie strömt.
Da ist es. Aber für den Musiker hatte der Autor nicht genug Lautsprecherleistung, also gehen wir zu einem größeren Lautsprecher und einer großen Flasche über, und natürlich werden wir einen chinesischen Verstärker installieren, damit alles funktioniert.
Ein Lautsprecher mit einem großen Diffusor kann viel größere Luftmengen bewegen, was bedeutet, dass die Reaktion auf Schall viel schärfer ist. Und eine solche Installation sollte die Musik anziehen, übrigens sieht sie aus wie eine Gartentaschenlampe.
Im Gegensatz zu einem Brenner raucht übrigens frei brennendes Gas viel, was ein weiterer Grund ist, dieses Experiment zu Hause nicht zu wiederholen. Sie können sich einfach das Originalvideo des Autors ansehen:
Das ist alles. Danke für die Aufmerksamkeit. Bis bald!