Historia rur rubens, materiały, operacja

On Rurka Rubens Jest to urządzenie, które składa się z rurki z głośnikiem umieszczonym na jednym końcu i rzędem perforacji, przez które wychodzi łatwopalny gaz, który włącza się, aby uzyskać małe płomienie.

Ta konstrukcja umożliwia fale dźwiękowe wewnątrz rurki wytwarzanej przez głośnik. I pokazuje bez wątpienia, że ​​dźwięk jest falą ciśnienia, ponieważ przepływ łatwopalnego gazu, który wychodzi przez otwory, jest proporcjonalny do lokalnego ciśnienia tego samego.

Rysunek 1. Rurka Rubens. Źródło: Wikimedia Commons

Rycina 1 pokazuje włączoną blond rurkę, w której można zobaczyć, że wysokość płomieni jest zgodna z wzorem falowym, co jest dokładnie dźwiękiem. 

Rubens Tube pochodzi od swojego twórcy -heinrich Leopold Rubens (1865 -1922) -który był wybitnym niemieckim fizykiem i inżynierem.  Jego główną dziedziną badań było badanie promieniowania elektromagnetycznego w podczerwieni, a jego badania decydują się na opracowanie teorii promieniowania czarnego ciała, które następnie doprowadziły do ​​fizyki kwantowej.

W 1904 r. Heinrich Rubens zbudował swoją słynną tubę, pierwotnie o cztery metry z rzędem 200 perforacji z oddzieleniem 2 centymetrów w górnej części.

[TOC]

Materiały 

Możliwe jest zbudowanie rurki z relatywnie powszechnymi materiałami, jak szczegółowo opisano. Jest wymagane:

- Anodowana metalowa rurka o długości ½ cala na jeden metr z nitką na jednym z jej końcach, drugi koniec musi być dobrze szlifowany, aby wyeliminować wszystkie ostre krawędzie.

Może ci służyć: przykłady stechiometrii w życiu codziennym

- Gwint Brązowy adapter ½ do ¼ cala węża.

- Butelka gazu propanowego z regulatorem ciśnieniowym i ¼ cala adaptera węża.

- Zaciski wąż.

- Rękawiczki lateksowe i ½ cali zaciski rurowe.

- Wsparcie drewna do umieszczenia rurki na stole.

Konstrukcja rurki Rubensa

-Najpierw rysuje się linię ołówkiem lub markerem wzdłuż rurki. Konieczne jest również wykonanie znaków poprzecznych oddzielenia 1 cm i 10 centymetrów od oddzielenia od końców rurki, które służą do przebicia otworów.

-Z wiertłem bankowym wykonane są perforacje przy użyciu wiertła o średnicy 1,5 mm, w wcześniej prześledzonych śladach.

-Na jednym końcu rurki adapter gwintu jest umieszczany na wężu, a na drugim wyjście rurki jest przykryty, używa. Jest to zmęczone taśmą maskującą i zapewnia zacisk umieszczony na taśmie, tak aby membrana nie została wycięta.

-Następnie butelka gazu jest podłączona, a głośnik umieszcza się na końcu membrany, która z kolei podłączona do wzmacniacza audio. Sygnał można wygenerować za pomocą telefonu komórkowego, ponieważ istnieją aplikacje do generowania sygnałów audio z danej częstotliwości.

-Wreszcie wyjście audio jest połączone ze wzmacniaczem za pomocą odpowiednich kabli. Schemat jest na rycinie 2. Po włączeniu płomienia możesz już wizualizować dźwięki w płomieniach rurki Rubens.

Może Ci służyć: sztuczne systemy produkcyjne: metody i wybór

Środki ostrożności

-Podejmij odpowiednie środki ostrożności, ponieważ będzie działać z gazem i ogniem, aby eksperyment musiał być przeprowadzany w dobrze wentylowanych przestrzeniach i usuń wszystkie łatwopalne przedmioty i substancje z otoczenia.

-Należy unikać prądów powietrznych.

-Staraj się nie pozostawiać urządzenia zbyt długo, aby uniknąć uszkodzenia głośnika.

-Wzór fali lepiej zmniejsza intensywność świateł.

Rysunek 2. Schemat rurki Rubensa. Źródło: Self Made.

Funkcjonowanie

Kiedy gaz, który wychodzi przez perforacje, jest oświetlony, a źródło dźwięku jest nakładane w pobliżu membrany, widać, jak zmienne płomienie wysokości narysują kształt fali stacjonarnej wewnątrz rurki.

Membrana jest tą, która pozwala pulsom ciśnieniowym wytwarzane przez głośnik lub klakson umieszczony obok membrany przenoszony do wnętrza rurki, które są odbijane, gdy dotrą do drugiego końca.

Nakładanie się fali przenoszonej i fali odbijanej tworzy różnice ciśnienia, wytwarzając fala stacjonarna, której wzór jest odtwarzany przez wysokość płomieni, jako wyższe obszary (grzbiety) i obszary, w których płomień jest ledwo wyróżniony (doliny lub węzły).

Odpowiednie częstotliwości

Głośnik można podłączyć do generatora fali o zmiennej częstotliwości, który należy dostosować do odpowiednich częstotliwości, aby wizualizować różne tryby fali stacjonarnej.

Odpowiednie częstotliwości zależą od długości rurki, a związek, który muszą spełnić, jest następujący:

F = (v _dźwięk /2l) n

Istnienie L długość i N = 1, 2, 3, 4 ..

Możesz także podłączyć głośnik z wyjściem odtwarzacza muzycznego, aby wizualizować dźwięk muzyki przez płomienie.

Może ci służyć: etyka, nauka i technologia

Rurka Kundta: poprzednik rurki Rubens

Rurka Rubens jest wariantem rurki Kundta, stworzonej przez innego niemieckiego fizyka o imieniu August Kundt, który w 1866 r. Zbudował szklaną rurkę, umieściła ją w poziomie i wypełniła kawałki korka lub kurzu zarodników paproci Lycopodium Fern. 

Potem zamknął jeden koniec jednym tłokiem, a na drugim umieścił elastyczną membranę, do której dołączył źródło dźwięku. W ten sposób zauważył, w jaki sposób kurz zarodników został pogrupowany w węzła fali stacjonarnej, która jest utworzona wewnątrz rurki, a następnie długość fali można następnie zmierzyć.

Zmiana pozycji tłoka można wyświetlić wzory odpowiadające różnym trybom wibracji, dla danego źródła dźwięku. 

Rurka Kundt jest bardzo przydatna do pomiaru prędkości dźwięku w różnych gazach i w różnych temperaturach i jest niekwestionowane, że Heinrich Rubens został zainspirowany tą pracą, aby stworzyć swoją słynną tubę.

Bibliografia

1. Acoustics Web. Rurka Rubens. Odzyskany z Aholticweb.com
2. Tao fizyki. Flamas w rurce akustycznej. Odzyskane z: vicente1064.Blogspot.com
3. MACIL, T. Oscyloskop płonący: fizyka rurki płomieniowej Rubensa. Odzyskane z: PhysicsBuzz.Physicscentral.com.
4. Demonstracja dźwięku i fal z rurką Rubensa. Odzyskane od: Ludzie.Fizyka.Tamu.Edu.
5. Wikipedia. Heinrich Rubens. Odzyskane z: Wikipedia.com
6. Wikipedia. Rurka Rubens. Odzyskane z: Wikipedia.com.