Det Rubens rør Det er en enhed, der består af et rør med en højttaler placeret i den ene ende og en række perforeringer, hvorigennem der kommer brandfarlig gas ud, som antænder for at frembringe små flammer.
Dette design gør det muligt at visualisere lydbølgerne i røret produceret af højttaleren. Og det viser uden tvivl, at lyd er en trykbølge, da strømmen af brandfarlig gas, der kommer ud gennem åbningerne, er proportional med det samme lokale tryk..
Figur 1 viser et tændt Rubens-rør, hvor det kan ses, at flammenes højde følger et bølgemønster, som netop er lydens.
Rubens-røret er opkaldt efter dets skaber - Heinrich Leopold Rubens (1865 - 1922) - som var en fremtrædende tysk fysiker og ingeniør. Hans vigtigste forskningsfelt var studiet af elektromagnetisk stråling i infrarødt, og hans forskning var afgørende for udviklingen af teorierne om sort kropsstråling, der senere førte til kvantefysik..
I 1904 byggede Heinrich Rubens sit berømte rør, oprindeligt fire meter langt med en række på 200 perforeringer fordelt på 2 centimeter fra hinanden på toppen..
Artikelindeks
Det er muligt at bygge et Rubens-rør med relativt almindelige materialer som beskrevet nedenfor. Er påkrævet:
- Anodiseret metalrør på ½ tomme med en meter langt med tråd i den ene ende, den anden ende skal slibes godt for at eliminere alle skærekanter.
- Messing ½ gevind til ¼ tommer slangeadapter.
- Propangasflaske med trykregulator og ¼-tommer slangeadapter.
- Slangeklemmer.
- Latex handsker og ½ tommer slangeklemme.
- Træstøtte for at placere røret vandret på et bord.
-En linje tegnes først langs røret med en blyant eller markør. Det er også nødvendigt at lave tværmærker 1 cm fra hinanden og 10 centimeter fra hinanden på røret, som bruges til at bore hullerne..
-Med en bænkboring er hullerne lavet ved hjælp af et bor på 1,5 mm i de tidligere tegnede mærker.
-I den ene ende af røret placeres gevind-til-slange-adapteren, og i den anden ende dækkes rørudgangen ved hjælp af et stykke af handskens latex som en membran. Dette fastgøres tæt med maskeringstape og sikres med en klemme, der er placeret over båndet, så membranen ikke skæres..
-Derefter tilsluttes gasflasken, og en højttaler placeres i enden af membranen, som igen er blevet forbundet til en lydforstærker. Signalet kan genereres med mobilen, da der er apps til at generere lydsignaler ved en given frekvens.
-Endelig tilsluttes lydoutputtet til forstærkeren ved hjælp af de relevante kabler. Ordningen er i figur 2. Når flammen er tændt, kan du allerede visualisere lydene i Rubens-rørets flammer.
-Tag de relevante forholdsregler, da du skal arbejde med gas og ild, så eksperimentet skal udføres i godt ventilerede rum og fjern alle brandfarlige genstande og stoffer fra omgivelserne..
-Kladder bør undgås.
-Pas på ikke at lade enheden være tændt for længe for at undgå at beskadige højttaleren.
-Bølgemønsteret ses bedst ved at sænke lysets intensitet.
Når gassen, der kommer ud af perforeringerne, antændes, og lydkilden påføres tæt på membranen, kan det ses, hvordan flammerne i varierende højde tegner formen på den stående bølge inde i røret.
Membranen er det, der gør det muligt at overføre lydtryksimpulser produceret af højttaleren eller hornet placeret ved siden af membranen inde i røret, som reflekteres, når de når den anden ende.
Overlejringen af den transmitterede bølge og den reflekterede bølge skaber trykforskelle og producerer en stående bølge, hvis mønster gengives af flammenes højde, såsom højere områder (kamme) og områder, hvor flammen næppe kan skelnes (dale eller knuder).
Højttaleren kan tilsluttes en generator med variabel frekvens, der skal indstilles til de passende frekvenser for at visualisere de forskellige stående bølgetilstande, der dannes inde i røret..
De passende frekvenser afhænger af rørets længde, og forholdet, de skal imødekomme, er følgende:
f = (v lyd / 2L) n
At være L længden og n = 1, 2, 3, 4 ...
Du kan også slutte højttaleren til output fra en musikafspiller for at visualisere lyden af musik gennem flammerne.
Rubens-røret er en variant af Kundt-røret, oprettet af en anden tysk fysiker ved navn August Kundt, som i 1866 byggede et glasrør, anbragte det vandret og fyldte det med stykker kork eller sporestøv fra Lycopodium-bregnen..
Derefter lukkede han den ene ende med et stempel og satte en fleksibel membran på den anden, hvortil han fastgjorde en lydkilde. Ved at gøre dette observerede han, hvordan sporestøvet klumpede sig sammen ved knuderne på den stående bølge, der dannes inde i røret, og bølgelængden kan derefter måles..
Ved at ændre stemplets position kan de mønstre, der svarer til de forskellige vibrationstilstande, for en given lydkilde vises..
Kundts rør er meget nyttigt til måling af lydens hastighed i forskellige gasser og ved forskellige temperaturer, og det er tydeligt, at Heinrich Rubens blev inspireret af dette arbejde til at skabe sit berømte rør.
Endnu ingen kommentarer