Plik Rurka Rubensa Jest to urządzenie składające się z tuby z głośnikiem umieszczonej na jednym końcu oraz rzędu perforacji, przez które wydostaje się palny gaz, który zapala się tworząc małe płomienie.
Taka konstrukcja umożliwia wizualizację fal dźwiękowych w tubie wytwarzanych przez głośnik. I bez wątpienia pokazuje, że dźwięk jest falą ciśnienia, ponieważ przepływ palnego gazu, który wydostaje się przez otwory, jest proporcjonalny do lokalnego ciśnienia tego samego..
Rysunek 1 pokazuje zapaloną rurkę Rubensa, w której widać, że wysokość płomieni jest zgodna z wzorem fali, czyli dokładnie taką, jak dźwięk.
Rura Rubensa nosi imię jej twórcy - Heinricha Leopolda Rubensa (1865 - 1922) - który był wybitnym niemieckim fizykiem i inżynierem. Jego głównym obszarem badań było badanie promieniowania elektromagnetycznego w podczerwieni, a jego badania miały decydujące znaczenie dla rozwoju teorii promieniowania ciała doskonale czarnego, które później doprowadziły do powstania fizyki kwantowej..
W 1904 r. Heinrich Rubens zbudował swoją słynną rurę, pierwotnie czterometrową, z rzędem 200 otworów rozmieszczonych na górze w odstępach 2 cm..
Indeks artykułów
Możliwe jest zbudowanie tuby Rubensa ze stosunkowo powszechnych materiałów, jak opisano szczegółowo poniżej. Jest wymagane:
- Anodowana metalowa rura o wymiarach ½ cala na jeden metr z gwintem na jednym końcu, drugi koniec musi być dobrze przeszlifowany, aby wyeliminować wszystkie krawędzie tnące.
- Mosiężny gwint ½ do przejściówki węża ¼ cala.
- Butla z propanem z regulatorem ciśnienia i przejściówką na wąż ¼ cala.
- Zaciski do węży.
- Rękawice lateksowe i zacisk do przewodów tub cala.
- Drewniana podstawka do poziomego umieszczenia rury na stole.
-Najpierw należy narysować linię wzdłuż rury ołówkiem lub markerem. Konieczne jest również wykonanie poprzecznych znaków oddalonych od siebie o 1 cm i 10 cm od końców rurki, które służą do wiercenia otworów..
-Wiertarką stołową wykonuje się otwory wiertłem o średnicy 1,5 mm we wcześniej narysowanych oznaczeniach.
-Na jednym końcu rurki umieszcza się przejściówkę z gwintem do węża, a na drugim końcu wylot rurki jest zakryty, używając kawałka lateksu rękawicy jako membrany. Jest on mocno przymocowany taśmą maskującą i zabezpieczony zaciskiem umieszczonym na taśmie, aby membrana nie została przecięta..
-Następnie podłącza się butlę z gazem, a na końcu membrany umieszcza się głośnik, który z kolei został podłączony do wzmacniacza audio. Sygnał można generować za pomocą telefonu komórkowego, ponieważ istnieją aplikacje do generowania sygnałów audio na danej częstotliwości.
-Wreszcie wyjście audio jest podłączone do wzmacniacza za pomocą odpowiednich kabli. Schemat jest na rysunku 2. Po zapaleniu płomienia można już wizualizować dźwięki w płomieniach tuby Rubensa.
-Podejmij odpowiednie środki ostrożności, ponieważ będziesz pracować z gazem i ogniem, więc eksperyment należy przeprowadzić w dobrze wentylowanych pomieszczeniach i usunąć wszystkie łatwopalne przedmioty i substancje z otoczenia..
-Należy unikać przeciągów.
-Uważaj, aby nie zostawiać urządzenia włączonego zbyt długo, aby uniknąć uszkodzenia głośnika.
-Falistość najlepiej widać po zmniejszeniu intensywności świateł.
Kiedy gaz wychodzący z perforacji jest zapalany, a źródło dźwięku jest przykładane blisko membrany, można zobaczyć, jak płomienie o różnej wysokości rysują kształt fali stojącej wewnątrz rury.
Membrana umożliwia przekazywanie impulsów ciśnienia akustycznego wytwarzanych przez głośnik lub tubę umieszczoną obok membrany do wnętrza rury, które są odbijane, gdy docierają do drugiego końca.
Superpozycja fali transmitowanej i fali odbitej powoduje różnice ciśnień, wytwarzając falę stojącą, której wzór jest odtwarzany przez wysokość płomieni, takich jak wyższe obszary (grzbiety) i obszary, w których płomień jest ledwo rozróżnialny (doliny lub węzły).
Głośnik można podłączyć do generatora fal o zmiennej częstotliwości, który należy ustawić na odpowiednie częstotliwości, aby wizualizować różne tryby fali stojącej, które tworzą się wewnątrz rury..
Odpowiednie częstotliwości zależą od długości rury, a zależność, jaką muszą spełniać, jest następująca:
f = (w dźwięk / 2L) rz
Istota L długość i n = 1, 2, 3, 4 ...
Możesz także podłączyć głośnik do wyjścia odtwarzacza muzycznego, aby wizualizować dźwięk muzyki przez płomienie.
Rurka Rubensa jest odmianą rury Kundta, stworzoną przez innego niemieckiego fizyka Augusta Kundta, który w 1866 roku zbudował szklaną rurkę, umieścił ją poziomo i wypełnił kawałkami korka lub pyłu zarodników z paproci Lycopodium..
Następnie jeden koniec zamknął tłokiem, a na drugim założył elastyczną membranę, do której przyczepił źródło dźwięku. Czyniąc to, zaobserwował, jak pył zarodników gromadził się razem w węzłach fali stojącej, która tworzy się wewnątrz rurki, a następnie można zmierzyć długość fali..
Zmieniając położenie tłoka, można wyświetlić wzory odpowiadające różnym trybom wibracji dla danego źródła dźwięku..
Rurka Kundta jest bardzo przydatna do pomiaru prędkości dźwięku w różnych gazach i w różnych temperaturach i jest oczywiste, że Heinrich Rubens zainspirował się tą pracą, aby stworzyć swoją słynną lampę.
Jeszcze bez komentarzy