Trombita Kundt
Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2020. január 1-jén felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 2 szerkesztést igényelnek .A Kundt-cső egy kísérleti akusztikus eszköz, amelyet 1866-ban August Kundt német fizikus talált fel [1] [2] gázok vagy szilárd hengerek hangsebességének mérésére . A mai napig a készüléket akusztikus állóhullám demonstrálására használják.
Hogyan működik
A cső egy átlátszó hengerből áll, amely kis mennyiségű finom könnyű porral van feltöltve ( parafából , likopodiumból , talkumból [3] ). A cső egyik végére stabil frekvenciájú hangforrás van felszerelve. Kundt fémrezonátort használt, amely "énekelt", amikor dörzsölték. A modern bemutatók hangforrásként hangszórókat használnak , amelyek egy stabil frekvenciájú szinuszos jelet generáló jelgenerátorhoz csatlakoznak. A cső másik vége dugós vagy mozgatható dugattyúval rendelkezik a cső hosszának beállításához.
Amikor a hangforrás be van kapcsolva, a cső hosszát egy dugattyúval az ellenkező végétől addig változtatjuk, amíg a hang élesen hangos nem lesz – ez a csőben akusztikus rezonancia jelenlétét jelzi . Ez azt jelenti, hogy a hang hullámhosszainak többszöröse illeszkedik a hang útjába, a hullámhosszt λ betűvel jelöljük . Ugyanakkor a cső hossza egy egész számú félhullám többszöröse. A csőben állóhullám képződik . A rezgések amplitúdója a hullámok hozzáadásának köszönhetően a cső mentén periodikus távolságokon keresztül nullával egyenlő, "csomópontokat" képezve, amelyekben a por nem mozog, és antinódusokat , amelyekben az amplitúdó maximális, és a por mozog.
A port a csőben az akusztikus hullám által keltett légmozgások magukkal ragadják, és a csomópontoknál dombokat képez, amelyek a hang kikapcsolása után is megmaradnak. A dombok közötti távolság egyenlő a hang hullámhosszának λ/2 felével . Ha megmérjük a csúszdák közötti távolságot, akkor megtaláljuk a hang hullámhosszát λ , ha pedig ismert az f betűvel jelölt hangfrekvencia, akkor a levegőben a hang sebességét. Az összefüggést a következő képlet írja le:
A porszemcsék mozgását a csőfalaknál lévő határolóréteg okozta akusztikus áramlás okozza . [négy]
Későbbi kísérletek
A cső különböző gázokkal való feltöltésével, valamint a csőből szivattyúval gázt kiszivattyúzva Kundt képes volt megmérni a hangsebességet különböző gázokban és különböző nyomásokon. A rezgésforrás egy fémrúd volt, amelyet a cső egyik végén a dugó közepén rögzítettek. Amikor Kundt megdörzsölte a rudat egy gyantával bevont bőrdarabbal , a rúd a rezonanciafrekvenciáján rezonált. Mivel a hangsebesség a levegőben már ismert volt, Kundt ki tudta számítani a hangsebességet a rúd fémében. Az L rúd hossza megegyezett a fémben lévő hang fél hullámhosszával, a csőben lévő porhalmok távolsága pedig a levegőben lévő hang hullámhosszának felével d . Ennek megfelelően ezekben a közegekben a hangsebességeket hullámhosszként viszonyították egymáshoz:
Pontosság
A hullámhossz meghatározására Kundt előtt kevésbé pontos módszert használtak. Ez a cső hosszának rezonancia szerinti mérésén alapul, amely a csőben lévő félhullámok számának többszöröse. De a probléma az, hogy a cső hossza nem pontosan egyenlő a félhullámok számának többszörösével [3] . Ez annak köszönhető, hogy a rezgő diffúzor oldalán lévő csomópont nem pontosan a diffúzor helyén, hanem bizonyos távolságra van tőle. Kundt módszere a por csomópontjai közötti távolság közvetlen mérésére lehetővé tette a pontosság jelentős javítását.
Lásd még
- Chladni figurák , Egy másik technika az állóhullám síkon való megjelenítésére
- Rubens-cső , Állóhullám bemutatása egy csőben éghető gázzal
Források
- ↑ Kundt, A. Ueber eine neue Art Akustischer Staubfiguren und über die Anwendung derselben zur Bestimmung der Shallgeschwindigkeit in festen Körpern und Gasen (német) // Annalen der Physik . - Lipcse: JC Poggendorff, 1866. - T. 127 , 4. sz . - S. 497-523 . - doi : 10.1002/andp.18662030402 . - Iránykód . Archiválva az eredetiből 2014. január 2-án.
- ↑ Kundt, augusztus. Acoustic Experiments (angol) // The London, Edinburgh és Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science : folyóirat. Egyesült Királyság: Taylor & Francis. — Vol. 35 , sz. 4 . - 41-48 . o .
- ↑ 1 2 Poynting, John Henry; Thomson, JJ A fizika tankönyve: Hang (neopr.) . — 3. - London: Charles Griffin & Co., 1903. - S. 115-117.
- ↑ Faber, T. E. Fluid Dynamics for Physicists (meghatározatlan) . - Egyesült Királyság: Cambridge University Press , 1995. - P. 287. - ISBN 0-521-42969-2 .
 Szótárak és enciklopédiák |
|---|