Aujourd'hui, avec l'auteur de la chaîne YouTube AlexGyver, nous allons mener une expérience spectaculaire et dangereuse très intéressante qui aidera à voir le son et même à ressentir sa chaleur.
Si on vous demande ce qui est sain, que répondrez-vous? Très probablement, le son est une onde, mais quelle onde, comme vous l'imaginez? Vous trouverez ci-dessous une représentation schématique de la forme d'onde, mais elle ne sort certainement pas des haut-parleurs sous cette forme.
Et voici l'image classique du son provenant du haut-parleur:
Déjà beaucoup plus proche de la vérité, mais le son est entendu derrière le haut-parleur, il est donc plus correct de dessiner comme ceci:
Rappelez-vous les cercles sur l'eau, ils sortent également de la source et augmentent en taille, seuls les cercles sur l'eau, si vous les regardez de côté, ressemblent à la même vague, car la vague sur l'eau est une onde transversale ou une onde de déplacement. Les molécules d'eau sont déplacées les unes par rapport aux autres.
Mais l'onde dans l'air est une onde longitudinale ou une onde de compression en traction, et elle se propage le long du rayon, c'est-à-dire que les zones de compression et de raréfaction de l'air ont la forme d'une sphère.
Comment voir une vague dans l'air? Il est presque impossible de le faire à l'œil nu. Un exemple frappant est l'onde de choc d'une explosion.
Si l'explosion est suffisamment puissante, vous pouvez voir une onde sphérique venant de l'air comprimé. L'air qu'il contient est si dense qu'il provoque une telle destruction non acide. Mais en même temps, le son peut être piégé, par exemple, sous la forme d'un tuyau dans lequel il cessera d'être une sphère et obtiendra ces mêmes couches de tension et de compression.
De plus, dans un tel piège, le son sera réfléchi par la paroi arrière et la soi-disant onde stationnaire apparaîtra, et nous obtiendrons une distribution constante de la pression de l'air à l'intérieur du tuyau au fil du temps. Et aujourd'hui, nous observerons cette vague même de compression-tension dans une expérience intéressante, qui a été menée pour la première fois par Heinrich Rubens en 1904. En son honneur, les expériences ont été appelées la pipe Rubens.
Pour commencer, nous allons faire une petite installation à partir d'un petit tube.Un tube en aluminium d'un diamètre de 12 mm et d'une longueur d'environ 40 cm convient à cet effet.
Nous devons percer des trous dans le tube d'un diamètre d'environ 1 mm chacun à une petite distance les uns des autres, disons 1 cm. Nous marquons les lieux des futurs trous avec une règle et un marqueur et une perceuse.
Ensuite, nous avons besoin d'un brûleur à gaz, de préférence celui-ci:
Ce brûleur est du type à injection. Le gaz se mélange à l'air avant de s'enflammer et de brûler comme on dit avec une flamme bleue. Mais nous avons besoin de gaz propre, donc nous fermons les trous d'air avec du ruban adhésif. Bien qu'ici toute la buse soit retirée, c'est encore plus facile.
Et fixez à nouveau le ruban électrique. Le tuyau va chauffer, mais pas trop. Faites attention au cylindre. Il s'agit d'un cylindre pour brûleurs avec une pince de serrage, la découpe sur le côté supérieur doit être tournée vers le haut autant que possible, sinon le brûleur crachera du gaz liquide et il y aura beaucoup de feu.
La source des ondes sonores sera un smartphone chinois avec une application d'un générateur de fréquence sonore (on peut le trouver sur le marché google par son nom).
Nous fixons le smartphone avec le haut-parleur à la deuxième extrémité du tube, la pâte à modeler aidera à le faire hermétiquement. Nous avons besoin que la dynamique de la membrane du smartphone soit connectée au maximum à l'air du combiné. L'auteur déconseille fortement de mener cette expérience à domicile ou sans la surveillance d'un adulte avec un extincteur, le gaz n'est pas le jouet le plus sûr.
Et nous avons 3 paramètres qui peuvent être configurés. Ce sont: le débit de gaz, le volume sonore et la fréquence. L'essence de l'expérience est qu'à certaines fréquences, une onde stationnaire apparaît dans le tube et la pression du gaz est différente dans différentes parties de cette onde, et quelque part il y a plus de feu, et quelque part moins. Et le plus intéressant, c'est que la distance entre les pics correspond à la longueur de l'onde sonore, c'est là que se trouve tout le sel. Et puis l'auteur a remarqué que l'argile a commencé à fondre.
Nous utiliserons un thermoplastique spécial qui se ramollit dans l'eau chaude, puis vous pourrez en sculpter, par exemple, un adaptateur d'un tuyau à un smartphone. Ce n'est pas de l'impression 3D pour vous - c'est de l'art.
Calculons maintenant, la fréquence du son est presque 2900 Hz, la vitesse du son dans le propane-butane est presque la même que dans l'air, respectivement, selon la formule de l'école, nous obtenons une longueur d'onde de 12 cm.
Nous regardons le tuyau. Entre les lumières, nous avons un centimètre, la longueur d'onde est considérée à travers le pic, 12 c'est. Soit dit en passant, cette expérience nous permet de résoudre le problème inverse, c'est-à-dire de trouver la vitesse du son dans un tuyau à une fréquence connue. De plus, l'expérience est très visuelle, mais elle s'est avérée en quelque sorte pas très spectaculaire, il n'y avait pas assez de feu, le feu. Zoomons sur l'expérience et faisons plus de feu. Pour ce faire, prenez un mètre de tuyau d'un diamètre de 40 mm, il fera chaud.Le plan est le même, nous allons percer des trous, mais cette fois de 1,5 mm de diamètre. Nous allons commencer le gaz à travers un tube en silicone (comme 6 mm), vendu dans un magasin de plomberie. Nous allons le coller dans une partie du pot de vitamines. Et ça vient de mettre le brûleur.
Nous connectons le haut-parleur par le haut de la bouteille en plastique.
En général, cette chose fonctionne - comme ceci:
Forme d'onde très lisse et belle, l'installation fonctionne parfaitement, mais le débit de gaz n'est clairement pas suffisant, ne tournez pas la poignée. Le problème réside dans la buse, elle doit être dévissée du brûleur, car très peu de gaz la traverse.
Ça y est. Mais pour le musicien, l'auteur n'avait pas assez de puissance de haut-parleur, nous passons donc à un haut-parleur plus grand et à une bouteille plus grande, et bien sûr, nous allons installer un amplificateur chinois pour que tout fonctionne.
Un haut-parleur avec un grand diffuseur peut déplacer des volumes d'air beaucoup plus importants, ce qui signifie que la réaction au son sera beaucoup plus nette. Et une telle installation devrait tirer la musique, au fait, elle ressemble à une lampe de poche de jardin.
Soit dit en passant, contrairement à un brûleur, le gaz qui brûle librement fume beaucoup, ce qui est une autre raison de ne pas répéter cette expérience à la maison. Vous pouvez simplement regarder la vidéo originale de l'auteur:
C’est tout. Merci de votre attention. A très bientôt!