اندازه گیری امواج صوتی با لوله روبنس ترومپت روبنس برای آزمایش شما نیاز دارید

ایده جالبی برای ساخت لوله آتش نشانی یا همان لوله روبنس که خیلی ها به آن می گویند را به شما تقدیم می کنیم.

آنچه ما نیاز داریم:
- تقویت کننده قدرتمند؛
- سیم برای اتصال تلفن و بلندگو به آمپلی فایر؛
- تفنگ چسب؛
- بلندگوها؛
- لوله پلاستیکی؛
- سیلندر گاز؛
- نازل برای سیلندر گاز؛
- مته؛
- ظرف پلاستیکی؛
- یک لوله آلومینیومی به طول حدود یک متر.

ابتدا روی لوله آلومینیومی باید هر یک سانتی متر سوراخ ایجاد کنید.

بعد از آن لوله آهنی را گرم کرده و با استفاده از آن در ظرف پلاستیکی را سوراخ می کنیم.

حالا باید داخل ظرف پلاستیکی را برش دهید تا بلندگو محکم در آن قرار گیرد.

دو سیم را به ترتیب صحیح به بلندگو وصل می کنیم.

سیم ها را با چسب حرارتی می چسبانیم و عایق می کنیم.

اسپیکر را داخل ظرف پلاستیکی فرو می کنیم و همچنین با چسب حرارتی خوب می چسبانیم.

پس از آن اسپیکر را به لوله آلومینیومی وصل می کنیم. نگران ذوب شدن اسپیکر و چسب حرارتی نباشید زیرا آتش به این قسمت نمی رسد.

در طرف دیگر لوله، باید بالون را وصل کنید. برای این کار از یک لوله پلاستیکی، یک روکش و یک قطعه لوله پلاستیکی با قطر آلومینیومی استفاده می کنیم که به عنوان پایه استفاده می شود.

یک سوراخ کوچک در درب ایجاد می کنیم و یک لوله پلاستیکی به آن وصل می کنیم.

سپس درب را داخل یک لوله ضخیم قرار می دهیم و همه چیز را با چسب حرارتی کاملاً عایق می کنیم.

نازل قوطی را در انتهای آزاد لوله پلاستیکی قرار دهید.
در نتیجه باید چیزی شبیه آنچه در شکل زیر نشان داده شده است به دست آوریم.

لوله روبنس باید در یک موقعیت ثابت شود، به عنوان مثال، با نگه داشتن آن در یک معاون.

سپس به ترتیب صحیح تمام سیم ها را به هم وصل می کنیم. دو سیم از بلندگو به آمپلی فایر وصل می کنیم و یک سیم از آمپلی فایر به موبایل وصل می شود.

از طرفی لوله پلاستیکی ضخیم را روی لوله آلومینیومی می کشیم تا خوب نگه داشته شود.

در نهایت نازل کارتریج گاز را به خود بطری وصل می کنیم. توجه داشته باشید که نویسنده ایده آزمایش با این موضوع را توصیه نمی کند

بخش لوله سوراخ دار تمام طول. یک سر آن به یک بلندگوی کوچک و سر دیگر به یک منبع گاز قابل احتراق (مخزن پروپان) متصل می شود. لوله با گاز قابل اشتعال پر می شود، به طوری که گاز خارج شده از سوراخ ها می سوزد. اگر از فرکانس ثابت استفاده شود، ممکن است یک موج ایستاده در داخل لوله ایجاد شود. با روشن شدن اسپیکر، نواحی پرفشار و کم فشار در لوله ایجاد می شود. در جاهایی که در اثر امواج صوتی ناحیه ای با فشار زیاد می شود، گاز بیشتری از سوراخ ها تراوش می کند و ارتفاع شعله بیشتر می شود. با تشکر از این، شما می توانید طول موج را به سادگی با اندازه گیری فاصله بین قله ها با اندازه گیری نوار اندازه گیری کنید.

تاریخ

نظر خود را در مورد مقاله "لوله روبنس" بنویسید.

یادداشت ها (ویرایش)

پیوندها

از جمله برد صدا و میکروفون.
، ویدئو و تجزیه و تحلیل دقیق
راه اندازی و توضیح افکت ها
راهنما
راهنمای راه اندازی
روی طرح اصلی روبنس (در قالب .doc)
نمایش تنظیمات
اطلاعات
، تحت عنوان "پیوندها" و عکس بسیار زیبا که این آزمایش را نشان می دهد
، ویدیوی خانگی که آهنگ ها و موسیقی های مختلف در حال پخش را نشان می دهد (2:51)
، اجرای Ruben's Tube توسط آلیس سانتورو
آزمایش ترومپت روبنس (زیرنویس روسی)

گزیده ای از روبنس ترومپت

- نه، سیور. نمی تواند. اما خوشحال میشم اگه پیشم بمونی... از دیدنت خوشحالم - با ناراحتی جواب دادم و بعد از مکثی اضافه کردم: - یه هفته وقت داریم... بعد کارافا به احتمال زیاد عمر کوتاهمون رو میگیره. به من بگو، آیا واقعاً هزینه آنها اینقدر کم است؟ .. آیا می توانیم به همان راحتی که مجدلیه رفت را ترک کنیم؟ آیا واقعاً کسی نیست که جهان ما را از این غیرانسانی، شمال پاک کند؟ ..
- من برای پاسخ دادن به سوالات قدیمی پیش تو نیامدم، دوست من ... اما باید اعتراف کنم - تو باعث شدی نظرم را تغییر دهم، ایسیدورا ... باعث شدی دوباره چیزی را ببینم که سال ها سعی می کردم فراموش کنم. و من با شما موافقم - ما اشتباه می کنیم ... حقیقت ما بسیار "کوچک" و غیرانسانی است. قلب ما را خفه می‌کند... و ما آنقدر سرد می‌شویم که نمی‌توانیم به درستی درباره آنچه اتفاق می‌افتد قضاوت کنیم. مجدلیه درست می گفت که ایمان ما مرده است ... همانطور که شما درست می گویید ایزیدورا.
مات و مبهوت به او خیره شده بودم و نمی توانستم چیزی را که می شنیدم باور کنم! .. آیا آن شمال مغرور و همیشه راست بود که اجازه هیچ، حتی کوچکترین انتقادی از معلمان بزرگش و متئورای محبوبش را نمی داد؟
چشم از او برنداشتم، سعی کردم به روح پاک، اما محکم از همه بسته اش نفوذ کنم... چه چیزی نظر تثبیت شده او را برای قرن ها تغییر داد؟! چه چیزی شما را بر آن داشت تا به جهان به گونه ای انسانی تر نگاه کنید؟ ..
-میدونم غافلگیرت کردم -سور لبخند غمگینی زد. - اما حتی این واقعیت که من برای شما باز کرده ام، آنچه را که اتفاق می افتد تغییر نمی دهد. من نمی دانم چگونه کارافا را نابود کنم. اما مجوس سفید ما این را می داند. آیا می خواهی دوباره پیش او بروی ایزیدورا؟
- می تونم بپرسم چه چیزی تو را تغییر داد، سیور؟ با احتیاط پرسیدم بدون توجه به آخرین سوالش.
او برای لحظه ای فکر کرد، گویی سعی می کرد تا حد امکان صادقانه پاسخ دهد ...
- خیلی وقت پیش اتفاق افتاد... از روزی که مجدلیه مرد. من خودم و همه ما را به خاطر مرگ او نبخشیده ام. اما ظاهراً قوانین ما بیش از حد عمیقاً در ما زندگی می کردند، و من نمی توانستم قدرت اعتراف آن را پیدا کنم. وقتی آمدی - به وضوح همه چیزهایی را که در آن زمان اتفاق افتاد به من یادآوری کردی ... تو به همان اندازه قوی هستی و به همان اندازه از خودت برای کسانی که به تو نیاز دارند، می بخشی. تو خاطره ای را در من برانگیختی که قرن ها سعی کردم آن را بکشم ... مریم طلایی را در من زنده کردی ... از این بابت متشکرم ایزیدورا.
با پنهان شدن بسیار عمیق، درد در چشمان سیور فریاد زد. آنقدر زیاد بود که سرم را پر کرد!.. و باورم نمی شد که بالاخره روح گرم و پاکش را باز کرده ام. که بالاخره دوباره زنده شد! ..
- سِور، چیکار کنم؟ آیا نمی ترسی که جهان توسط افراد غیر انسانی مانند کارافا اداره شود؟ ..
- من قبلاً به شما پیشنهاد داده ام ایزیدورا ، ما دوباره به متئورا خواهیم رفت تا ولادیکا را ببینیم ... فقط او می تواند به شما کمک کند. من متاسفانه نمیتونم...
برای اولین بار ناامیدی او را به وضوح احساس کردم ... ناامیدی از درماندگی من ... ناامیدی از نحوه زندگی او ... ناامیدی از حقیقت قدیمی اش ...
ظاهراً قلب یک شخص همیشه قادر به مبارزه با آنچه که به آن عادت کرده است، چیزی که در تمام زندگی آگاهانه خود به آن اعتقاد داشته است، نیست ... بنابراین شمال - او نمی تواند به این سادگی و به طور کامل تغییر کند، حتی متوجه می شود که اشتباه می کند. او قرن ها زندگی کرد و معتقد بود که به مردم کمک می کند ... با این باور که دقیقاً همان کاری را انجام می دهد که یک روز باید زمین ناقص ما را نجات دهد ، باید به او کمک کند تا بالاخره متولد شود ... من به خوبی و به آینده، علیرغم ضررها و دردهایی که اگر زودتر قلبم را باز کرده بودم، می توانستم از آن جلوگیری کنم...
اما ظاهراً همه ما ناقص هستیم - حتی شمالی. و مهم نیست که ناامیدی چقدر دردناک باشد، باید با آن زندگی کرد، برخی از اشتباهات قدیمی را اصلاح کرد، و اشتباهات جدیدی ساخت، که بدون آنها زندگی زمینی ما ساختگی خواهد بود ...
- برای من کمی وقت داری سیور؟ می‌خواهم بدانم چه چیزی را در آخرین جلسه ما وقت نداشتید به من بگویید. آیا شما را با سوالاتم خسته کردم؟ اگر بله، به من بگویید و من سعی می کنم شما را اذیت نکنم. اما اگر قبول کنی که با من صحبت کنی، هدیه ای فوق العاده برای من خواهی کرد، زیرا آنچه می دانی، تا زمانی که من هنوز اینجا روی زمین هستم، هیچکس به من نخواهد گفت...
- و آنا چی؟.. ترجیح نمیدی باهاش وقت بگذرونی؟
- بهش زنگ زدم ... ولی دخترم احتمالا خوابه چون جواب نمیده ... خسته شده فکر کنم . من نمی خواهم آرامش او را به هم بزنم. بنابراین، با من صحبت کن، Sever.

دانمارکی‌های فیزیکس شو آزمایش‌های قدیمی خود را با هم ترکیب کردند: شکل‌های کلادنی و لوله روبنس - و یک لوله روبنس دو بعدی ساختند. این یک منظره مسحور کننده است!

چهره های چلدنی

به طور خلاصه در مورد اصل عملکرد: خروجی بلندگو به داخل جعبه هدایت می شود و امواج ایستاده در آن برانگیخته می شود. برای اینکه موج ایستاده باشد، باید یک عدد صحیح از طول موج در طول جعبه قرار گیرد، سپس چنین موجی روی خود قرار می گیرد و رزونانسی ایجاد می شود و به آن می گویند. روش... در یک موج ایستاده، یک آنتی گره (حداکثر دامنه) و یک گره (حداقل دامنه، عملاً صفر) متمایز می شوند.

با توجه به اینکه جعبه دارای حالت های تشدید زیادی است (مثلاً 100 هرتز، 200 هرتز، 300 هرتز و غیره)، بسیاری از فرکانس ها از سیگنال صوتی ورودی به یکباره تقویت و تشدید می شوند.

تصویر تعامل و تداخل چنین امواجی به خودی خود زیباست. در پادگره ها، دانه های شن به شدت مرتعش می شوند و پراکنده می شوند. در گره ها، نوسانات حداقل است و دانه های پراکنده شن در این مکان ها متمرکز می شوند. این ساده ترین تجسم گره ها و آنتی گره های یک موج ایستاده است.

نقاشی‌های به‌دست‌آمده از فیزیکدانی که برای اولین بار آنها را مطالعه کرد، فیگورهای چلدنی نامیده می‌شوند.

ترومپت روبنس

لوله روبنس یک تجسم کننده موج ایستاده است که بر اساس اصول متفاوتی کار می کند. نکته اصلی این است که در پادگره های موج ایستاده در گاز فشار گاز بیشتر است و در گره ها کمتر است. اگر یک موج ایستاده را در یک لوله فلزی تحریک کنید، فشار موجود در آن به همان ترتیبی که پادگره های یک موج ایستاده توزیع می شود. اگر گاز قابل اشتعال به لوله تزریق شود (معمولاً از پروپان استفاده می شود، با شعله دودی روشن می سوزد) و سوراخ هایی در تمام طول لوله ایجاد می شود، مشعل های آتش دارای ارتفاع های مختلفی هستند که الگوی موج را منعکس می کند.

لوله روبنس دو بعدی

با ترکیب این دو پدیده می توان تصویری خیره کننده به دست آورد.

تیم وبلاگ Veritasium به سراغ گیک های دانمارکی آمدند و آنها یک ویدیوی جالب تر فیلم گرفتند:

بازدید پست: 176

A.A. Kudashov (کوزنتسک، مدرسه متوسطه MBOU شماره 14)

1. "فیزیک 9" A.V. پریشکین، ای.ام. گوتنیک.

2. «فیزیک 11» گ.یا. میاکیشف، بی.بی. بوخوفتسف و شماره 8622/0790 دیگران.

3. آدرس اینترنتی: https://ru.wikipedia.org/wiki/Rubens_Pipe.

4. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Standing _wave.

5. آدرس اینترنتی: http://bourabai.ru/physics/sound.html.

هر روز هر یک از ما انسان ها در معرض عوامل زیادی قرار می گیریم. اینها بوها، اثرات گرما، تشعشعات دستگاه های مختلف و البته صداها هستند. صداها همه جا ما را احاطه کرده اند، اغلب ما نمی توانیم آنها را انتخاب کنیم - سر و صدای ماشین های در حال عبور، کار در یک محل ساخت و ساز، سخنرانی کسی یا موسیقی سرزده. هر یک از صداها حاوی اطلاعات خاصی هستند و فرد به آنها واکنش متفاوتی نشان می دهد. بنابراین مطالعه ماهیت صوت یکی از بخشهای مهم و سرگرم کننده فیزیک است. هنگام مطالعه امواج مکانیکی، امکان تجسم آنها وجود دارد و امواج صوتی به عنوان یک مدل انتزاعی ارائه می شود.

امواج صوتی ارتعاشات ذرات هوا هستند که در همه جهات از جایی که صدا منشا می گیرد حرکت می کند.

تئوری صدا می گوید: اگر هر جسم فیزیکی حرکات نوسانی را انجام دهد - یک سیم گیتار، یک تار صوتی، یک صفحه فلزی الاستیک - مهم نیست که چه باشد، همان ارتعاشات را در اطراف خود پخش می کند.

ما به این سوال علاقه داشتیم که آیا موج صوتی واقعاً شکل موجی دارد و اگر چنین است چگونه می توان آن را تجسم کرد؟

راه حل نمایش موج صوتی در واقعیت را در آزمایش هاینریش روبنس، فیزیکدان تجربی آلمانی به نام «شیپور روبنس» یافتیم.

موج - تحریک محیط، انتشار در فضا و زمان یا در فضای فاز با انتقال انرژی و بدون انتقال جرم. به عبارت دیگر، امواج یا موج به تناوب مکانی متغیر با زمان ماکزیمم و حداقل هر کمیت فیزیکی - به عنوان مثال، چگالی یک ماده، قدرت میدان الکتریکی و دما، گفته می شود.

امواج انواع مختلفی دارند:

اگر در یک موج، ذرات محیط یک جابجایی در جهت عمود بر جهت انتشار را تجربه کنند، آن‌گاه موج عرضی نامیده می‌شود.

اگر جابجایی ذرات محیط در جهت انتشار موج اتفاق بیفتد، به آن موج، طولی می گویند.

هم در امواج عرضی و هم در امواج طولی، انتقال ماده در جهت انتشار موج صورت نمی گیرد.

در فرآیند انتشار، ذرات محیط فقط در اطراف موقعیت های تعادلی در نوسان هستند. با این حال، امواج انرژی ارتعاشی را از یک نقطه از محیط به نقطه دیگر منتقل می کنند. ویژگی بارز امواج مکانیکی این است که در محیط های مادی (جامد، مایع یا گاز) منتشر می شوند. امواجی وجود دارند که می توانند در پوچی منتشر شوند (مثلاً امواج نور). برای امواج مکانیکی، محیطی مورد نیاز است که توانایی ذخیره انرژی جنبشی و پتانسیل را داشته باشد. در نتیجه، محیط باید دارای خواص بی اثر و الاستیک باشد. در محیط های واقعی، این ویژگی ها در سراسر حجم توزیع می شوند. بنابراین، برای مثال، هر عنصر کوچکی از یک جسم صلب دارای جرم و کشش است.

امواج هارمونیک یا سینوسی ساده برای تمرین بسیار مورد توجه هستند. آنها با دامنه (A) نوسانات ذرات، فرکانس (f) و طول موج (؟) مشخص می شوند.

طول موج فاصله بین دو نقطه مجاور در محور OX است که در فازهای مشابه در نوسان هستند.

فاصله ای برابر با طول موج ?، موج در زمانی برابر با دوره نوسان (T) حرکت می کند، بنابراین، = T، سرعت انتشار موج کجاست.

صدا یک پدیده فیزیکی است که انتشار ارتعاشات مکانیکی به شکل امواج الاستیک در یک محیط جامد، مایع یا گاز است.

امواج صوتی نمونه ای از فرآیند نوسانی هستند. هر گونه نوسان با نقض وضعیت تعادل سیستم همراه است و در انحراف ویژگی های آن از مقادیر تعادل با بازگشت بعدی به مقدار اولیه بیان می شود. برای ارتعاشات صوتی، این مشخصه فشار در یک نقطه از محیط است و انحراف آن فشار صوت است.

اگر جابه‌جایی شدید ذرات محیط الاستیک را در یک مکان انجام دهید، مثلاً با کمک یک پیستون، فشار در این مکان افزایش می‌یابد. به دلیل پیوندهای الاستیک ذرات، فشار به ذرات مجاور منتقل می شود که به نوبه خود بر ذرات بعدی تأثیر می گذارد و به نظر می رسد ناحیه فشار افزایش یافته در یک محیط کشسان حرکت می کند. ناحیه افزایش فشار با ناحیه فشار کاهش یافته دنبال می شود و به این ترتیب یک سری مناطق متناوب فشرده سازی و نادری تشکیل می شود که در محیط به شکل موج منتشر می شود. در این حالت، هر ذره از محیط الاستیک نوسان می کند.

در محیط های مایع و گاز که نوسانات قابل توجهی در چگالی وجود ندارد، امواج صوتی دارای ویژگی طولی هستند، یعنی جهت ارتعاش ذرات با جهت حرکت موج منطبق است. در جامدات، علاوه بر تغییر شکل‌های طولی، تغییر شکل‌های برشی الاستیک نیز ایجاد می‌شود که باعث تحریک امواج عرضی (برشی) می‌شود. در این حالت، ذرات عمود بر جهت انتشار موج نوسان می کنند.

سرعت انتشار امواج طولی بسیار بیشتر از سرعت انتشار امواج برشی است.

امواج ایستاده

موج ایستاده - نوسانات در سیستم های نوسانی توزیع شده با آرایش مشخصه حداکثر و حداقل دامنه متناوب. در عمل، چنین موجی از انعکاس موانع و ناهمگونی ها در نتیجه برهم نهی موج منعکس شده بر موج فرودی ناشی می شود. در این حالت فرکانس، فاز و ضریب تضعیف موج در نقطه بازتاب بسیار مهم است. موج ایستاده به موجی نیز گفته می شود که در نتیجه برهم نهی دو موج سینوسی در حال حرکت که به سمت یکدیگر منتشر می شوند و فرکانس ها و دامنه های یکسانی دارند و در مورد امواج عرضی نیز قطبش یکسانی دارند. نمونه هایی از یک موج ایستاده ارتعاشات رشته ای، ارتعاشات هوا در یک لوله اندام است.

امواج ایستاده زمانی تشکیل می شوند که دو موج سیار روی هم قرار می گیرند و با فرکانس ها و دامنه های یکسان به سمت یکدیگر انتشار می یابند. امواج عملاً ایستاده زمانی به وجود می آیند که از موانع منعکس می شوند.

یک موج کاملاً ایستاده، به طور دقیق، تنها در صورت عدم تلفات در متوسط و انعکاس کامل امواج از مرز وجود دارد. معمولاً علاوه بر امواج ايستاده، امواج سيار نيز در محيط وجود دارند و انرژي محل جذب يا گسيل آن را تأمين مي كنند.

در مورد نوسانات هارمونیک در یک محیط یک بعدی، موج ایستاده با فرمول u = u0cos kx cos (? T -) توصیف می شود، که در آن u اختلالات در نقطه x در زمان t، u0 دامنه ایستاده است. موج، فرکانس است، k بردار موج است،؟ - فاز.

امواج ایستاده راه حلی برای معادلات موج هستند. آنها را می توان به عنوان برهم نهی امواجی در نظر گرفت که در جهت مخالف منتشر می شوند.

هنگامی که یک موج ایستاده در یک محیط وجود دارد، نقاطی وجود دارد که دامنه نوسانات آنها برابر با صفر است. به این نقاط گره های موج ایستاده می گویند. نقاطی که در آن نوسانات دارای حداکثر دامنه هستند، پادگره نامیده می شوند.

تجربه فیزیکی

جان لو کونت حساسیت شعله به صدا را در سال 1858 کشف کرد. در سال 1862 رودولف کونیگ نشان داد که ارتفاع شعله را می توان با ارسال صدا به منبع گاز تغییر داد و تغییرات در طول زمان را می توان با استفاده از آینه های چرخان نمایش داد. آگوست کوندت در سال 1866، امواج ایستاده صوتی را با قرار دادن دانه های پلون یا گرد و غبار پوسته در لوله نشان داد. هنگامی که صدا به لوله پرتاب می شود، گره ها (نقاطی که دامنه حداقل است) و آنتی گره ها (ضد گره ها - مناطقی که دامنه حداکثر است) از دانه ها تشکیل می شوند که توسط یک موج ایستاده تشکیل می شوند. بعدها، در قرن بیستم، بن (بهن) نشان داد که یک شعله کوچک می تواند به عنوان یک شاخص حساس فشار عمل کند. سرانجام در سال 1904 با استفاده از این دو آزمایش مهم، هاینریش روبنس که این آزمایش به نام او نامگذاری شد، یک لوله 4 متری برداشت و 200 سوراخ کوچک روی آن با یک زمین 2 سانتی متری سوراخ کرد و آن را با گاز قابل اشتعال پر کرد. پس از مشتعل کردن شعله (ارتفاع چراغ ها در تمام طول لوله تقریباً یکسان است)، متوجه شد که صدایی که به انتهای لوله می رسد، موجی ایستاده با طول موجی معادل طول موج صدای ارائه شده ایجاد می کند. . کریگار - منزل (O. Krigar - Menzel) در جنبه نظری این پدیده به روبنس کمک کرد.

هاینریش روبنس - فیزیکدان تجربی آلمانی، نویسنده مقالات علمی در زمینه اپتیک، طیف سنجی، فیزیک تابش حرارتی.

لوله روبنس یک آزمایش فیزیکی برای نشان دادن یک موج ایستاده بر اساس رابطه بین امواج صوتی و فشار هوا (یا گاز) است.

برنج. 1. هاینریش روبنس

ما تجربه فیزیکی روبنس را تکرار کردیم. برای انجام این کار، ما نیاز داریم: یک لوله فلزی به طول یک متر، یک بلندگوی صدا، یک قوطی گاز (پروپان).

سوراخ هایی با قطر 1.4 میلی متر در لوله فلزی از طریق هر سانتی متر سوراخ شد. گاز از یک طرف به لوله و از طرف دیگر یک بلندگوی صوتی می‌رفت. تمام عناصر به منظور جلوگیری از نشت گاز محکم به هم متصل شده اند.

با تغییر مقدار گاز عرضه شده و سطح صدا، به تصویری موج مانند دست یافتیم.

ما متوجه شدیم که اگر از صدا با فرکانس ثابت استفاده کنید، موج ثابتی از نورها می‌تواند در لوله ایجاد شود. این به این دلیل است که وقتی بلندگو روشن می شود، مناطقی با فشار بالا و پایین در لوله ایجاد می شود. در جایی که ناحیه افزایش فشار، گاز بیشتری از سوراخ ها نفوذ می کند و ارتفاع شعله بیشتر می شود و بالعکس. به لطف این، شما می توانید طول موج را به سادگی با اندازه گیری فاصله بین قله ها با یک خط کش اندازه گیری کنید.

بیایید مقادیر نظری و عملی طول موج را با هم مقایسه کنیم.

به یاد بیاورید که طول موج فاصله بین دو نقطه نزدیک به یکدیگر است که در همان فازها در نوسان هستند. طول موج را با استفاده از فرمول محاسبه می کنیم:

جایی که سرعت موج صوتی است، v فرکانس است.

900 هرتز 1000 هرتز

از آنجایی که در لوله پروپان داریم، سرعت صوت با فرمول محاسبه می شود:

در جایی که توان آدیاباتیک (برای گازهای چند اتمی توان آدیاباتیک 4/3 است)، R ثابت گاز جهانی برابر با 8.31 J / (mol K)، T = 273 K است، زیرا آزمایش در شرایط عادی انجام شد، مولر جرم پروپان 44.1.10-3 کیلوگرم بر مول است.

با جایگزینی تمام مقادیر موجود در فرمول محاسبه سرعت صوت در گاز، به دست می آوریم:

بر اساس نتایج اندازه گیری ها و محاسبات، جدولی را ترسیم می کنیم.

در طول محاسبات، ممکن است عدم دقت در طول گرد کردن وجود داشته باشد. گاز پروپان مورد استفاده در آزمایش همچنین می تواند حاوی ناخالصی باشد، دمای گاز در طول آزمایش می تواند تغییر کند، عدم دقت سوراخ های لوله.

نتیجه

به لطف تجربه روبنس، نمایش موج صوتی بر روی یک مثال واقعی امکان پذیر شد، در نتیجه اثبات قضایا و فرضیه ها بر اساس عمل ممکن شد.

همچنین، تجربه استفاده از لوله روبنس را می توان در مدارس در درس فیزیک برای نمایش بصری بیشتر موج صوتی با رعایت تمام الزامات ایمنی استفاده کرد.

مرجع کتابشناختی

Nikitina Zh.Yu.، Nikitin D.S.، Tugusheva Z.M. تحقیق در مورد امواج صوتی. RUBENS PIPE // شروع در علم. - 1395. - شماره 1. - ص 103-106;
URL: http://science-start.ru/ru/article/view?id=21 (تاریخ دسترسی: 03/01/2020).

لوله با گاز قابل اشتعال پر می شود، به طوری که گاز خارج شده از سوراخ ها می سوزد. اگر از فرکانس ثابت استفاده شود، ممکن است یک موج ایستاده در داخل لوله ایجاد شود. با روشن شدن اسپیکر، نواحی پرفشار و کم فشار در لوله ایجاد می شود. در جاهایی که در اثر امواج صوتی ناحیه ای با فشار زیاد می شود، گاز بیشتری از سوراخ ها تراوش می کند و ارتفاع شعله بیشتر می شود. با تشکر از این، شما می توانید طول موج را به سادگی با اندازه گیری فاصله بین قله ها با اندازه گیری نوار اندازه گیری کنید.

برای آزمایش شما نیاز دارید

ابزار:	خط کش، نشانگر، مته، تفنگ چسب حرارتی، اره برقی
مواد مصرفی:	اسکاچ
تجهیزات:	مخزن پروپان، بلندگو با بلندگو، تقویت کننده صدا، پخش کننده صدا (پلیر، کامپیوتر و ...)
مواد:	لوله آلومینیومی، قیف پلاستیکی

مراحل آزمایش

لوله آلومینیومی را علامت گذاری کرده و سوراخ می کنیم.
قیف پلاستیکی را از وسط نصف کنید.
یک قسمت از قیف را با استفاده از نوار تقویت شده به لوله وصل می کنیم.
قسمت دوم قیف را با استفاده از تفنگ چسب حرارتی به ستون وصل می کنیم.
لوله آلومینیومی را با استفاده از نوار تقویت شده به ستون می بندیم. سوراخ های ایجاد شده در لوله باید در بالا باشد.
سیلندر گاز را با استفاده از شلنگ به لوله وصل می کنیم.
سیلندر را باز می کنیم و گازی که از سوراخ های لوله خارج می شود را آتش می زنیم.
مولد فرکانس صدا را روشن می کنیم و صدا را به بلندگو اعمال می کنیم. می توانید فرکانس صدا را آزمایش کنید.