- materialer
- Forholdsregler
- fungerende
- Passende frekvenser
- Kundt-røret: forgjenger for Rubens-røret
- referanser
Den Rubens rør er en enhet som består av et rør med en høyttaler i den ene enden, og en rekke perforeringer gjennom hvilke brennbar gass kommer ut, som antenner for å produsere små flammer.
Dette designet gjør det mulig å visualisere lydbølgene i røret produsert av høyttaleren. Og det viser uten tvil at lyd er en trykkbølge, siden strømmen av brennbar gass som kommer ut gjennom åpningene er proporsjonal med det lokale trykket til den samme.
Figur 1. Rubens rør. Kilde: wikimedia commons
Figur 1 viser et opplyst Rubens-rør, der det kan sees at flammenes høyde følger et bølgemønster, som nettopp er lydens.
Rubens-røret er oppkalt etter sin skaper - Heinrich Leopold Rubens (1865 - 1922) - som var en fremtredende tysk fysiker og ingeniør. Hans viktigste forskningsfelt var studiet av elektromagnetisk stråling i den infrarøde, og hans undersøkelser var avgjørende for utviklingen av teoriene om svart kroppsstråling som senere førte til kvantefysikk.
I 1904 bygde Heinrich Rubens sitt berømte rør, opprinnelig fire meter langt med en rad på 200 perforeringer med to centimeter fra hverandre øverst.
materialer
-Først blir en linje sporet langs røret med en blyant eller markør. Det er også nødvendig å lage tverrmerker 1 cm fra hverandre og 10 centimeter fra hverandre fra endene av røret, som tjener til å bore hullene.
-Med en benkboring blir hullene laget med en bor på 1,5 mm i diameter i merkene som tidligere er tegnet.
-I den ene enden av røret plasserer du gjenge-til-slangeadapteren, og i den andre enden er røruttaket dekket, og bruk et stykke av hanskenes latex som en membran. Dette festes tett med maskeringstape og festes med en klemme som er plassert over teipen slik at membranen ikke kuttes.
-Da er gasssylinderen tilkoblet og en høyttaler er plassert på enden av membranen, som igjen er koblet til en lydforsterker. Signalet kan genereres med mobilen, siden det er apper for å generere lydsignaler med en gitt frekvens.
-Endelig er lydutgangen koblet til forsterkeren ved å bruke de riktige kablene. Opplegget er i figur 2. Når flammen er tent, kan du visualisere lydene i flammene til Rubens-røret.
Forholdsregler
-Ta de relevante forholdsregler siden du skal jobbe med gass og brann, så eksperimentet må utføres i godt ventilerte rom og fjerne alle brennbare gjenstander og stoffer fra omgivelsene.
-Andre utkast.
-Vær forsiktig så du ikke la enheten være på for lenge, for å unngå skade på høyttaleren.
-Bølgemønsteret observeres best ved å redusere lysintensiteten.
Figur 2. Rubens rørskjema. Kilde: self made.
fungerende
Når gassen som kommer ut fra perforeringene blir antent og lydkilden blir påført nær membranen, kan det sees hvordan flammene i ulik høyde tegner formen til den stående bølgen inne i røret.
Membranen er det som gjør det mulig å overføre lydtrykkpulsene som produseres av høyttaleren eller hornet plassert ved siden av membranen inne i røret, som reflekteres når de når den andre enden.
Superposisjonen til den overførte bølgen og den reflekterte bølgen skaper trykkforskjeller, og produserer en stående bølge hvis mønster er gjengitt av høyden på flammene, slik som høyere områder (topper) og områder der flammen knapt kan skilles fra (daler eller noder).
Passende frekvenser
Høyttaleren kan kobles til en bølgenerator med variabel frekvens som må stilles til passende frekvenser for å visualisere de forskjellige stående bølgemodusene som dannes inne i røret.
De aktuelle frekvensene avhenger av rørets lengde, og forholdet de må møte er følgende:
Hvor L er lengden og n = 1, 2, 3, 4 …
Du kan også koble høyttaleren til utgangen til en musikkspiller for å visualisere lyden fra musikk gjennom flammene.
Kundt-røret: forgjenger for Rubens-røret
Rubens-røret er en variant av Kundt-røret, skapt av en annen tysk fysiker ved navn August Kundt, som i 1866 bygde et glassrør, plasserte det horisontalt og fylte det med biter av kork eller sporstøv fra Lycopodium-bregnen.
Så lukket han den ene enden med et stempel og satte en fleksibel membran på den andre, som han festet en lydkilde til. Dermed observerte han hvordan sporestøvet klumpet seg sammen ved nodene til den stående bølgen som dannes inne i røret, og bølgelengden kan deretter måles.
Ved å endre posisjonen til stemplet, kan mønstrene som tilsvarer de forskjellige vibrasjonsmåtene vises for en gitt lydkilde.
Kundts rør er veldig nyttig for å måle lydhastigheten i forskjellige gasser og ved forskjellige temperaturer, og det er tydelig at Heinrich Rubens ble inspirert av dette arbeidet for å lage sitt berømte rør.
referanser
- Akustikknett. Rubens rør. Gjenopprettet fra acusticaweb.com
- Fysikkens tao. Flammer i et akustisk rør. Gjenopprettet fra: vicente1064.blogspot.com
- Maciel, T. The Flaming Oscilloscope: The Physics of Rubens 'Flame Tube. Gjenopprettet fra: physicsbuzz.physicscentral.com.
- Demonstrasjon av lyd og bølger med en Rubens 'Tube. Hentet fra: people.physics.tamu.edu.
- Wikipedia. Heinrich Rubens. Gjenopprettet fra: wikipedia.com
- Wikipedia. Rubens rør. Gjenopprettet fra: wikipedia.com.