Rubens Tube -historia, material, drift

han Rubensrör Det är en anordning som består av ett rör med en högtalare placerad i ena änden och en rad perforeringar genom vilken brandfarlig gas kommer ut, som vänder på för att producera små lågor.

Denna design möjliggör ljudvågorna inuti röret som produceras av högtalaren. Och demonstrerar utan tvekan att ljudet är en tryckvåg, eftersom flödet av brandfarlig gas som kommer ut genom hålen är proportionellt mot det lokala trycket av samma.

Figur 1. Rubensrör. Källa: Wikimedia Commons

Figur 1 visar ett blondt rör på, där det kan ses att flammarnas höjd följer ett vågmönster, vilket är just ljudet. 

Rubens Tube är uppkallad efter sin skapare -heinrich Leopold Rubens (1865 -1922) -som var en enastående tysk fysiker och ingenjör.  Hans huvudsakliga forskningsområde var studien av elektromagnetisk strålning i infraröd och hans undersökningar var avgörande för utvecklingen av svart kroppsstrålningsteorier som därefter ledde till kvantfysik.

1904 byggde Heinrich Rubens sitt berömda rör, ursprungligen fyra meter lång med en rad med 200 perforeringar med en separering av 2 centimeter i sin övre del.

[TOC]

Materiel 

Det är möjligt att bygga ett rubensrör med relativt vanliga material, som beskrivs nedan. Krävs:

- Anodiserat metallrör på ½ tum med en meter lång med en tråd i en av dess ändar, den andra änden måste vara väl slipad, för att eliminera alla vassa kanter.

Kan tjäna dig: Exempel på stökiometri i det dagliga livet

- Trådbronsadapter ½ till ¼ tum slang.

- Propangasflaska med tryckregulator och ¼ tum slangadapter.

- Slangklämmor.

- Latexhandskar och ½ tum rörklämma.

- Trästöd för att placera röret på ett bord.

Rubens Tube Construction

-Först ritas en linje med penna eller markör längs röret. Det är också nödvändigt att göra tvärmärken med 1 cm separering mellan dem och 10 centimeter från separationen från rörets ändar, som tjänar till att tränga igenom hålen.

-Med en bankborr görs perforeringarna med en borr på 1,5 mm i diameter, i de tidigare spårade märkena.

-I ena änden av röret placeras trådadaptern till slangen och på den andra är rörutgången täckt med en bit av handsklatexen som ett membran. Detta är trött på maskeringstejp och säkerställer med en klämma som placeras på bandet, så att membranet inte skärs.

-Sedan är gasflaskan ansluten och en högtalare placeras i slutet av membranet, som i sin tur har anslutit sig till en ljudförstärkare. Signalen kan genereras med mobilen, eftersom det finns appar för att generera ljudsignaler med en given frekvens.

-Slutligen är ljudutgången ansluten till förstärkaren med lämpliga kablar. Schemat är i figur 2. När lågan är påslagen kan du redan visualisera ljuden i rubensrörets lågor.

Kan tjäna dig: Artificial Production Systems: Methods and Selection

Försiktighetsåtgärder

-Vidta relevanta försiktighetsåtgärder eftersom det kommer att fungera med gas och eld, så att experimentet måste utföras i väl ventilerade utrymmen och ta bort alla brandfarliga föremål och ämnen från omgivningen.

-Luftströmmar bör undvikas.

-Försök att inte lämna enheten för länge för att undvika att skada högtalaren.

-Vågmönstret minskar bättre lampans intensitet.

figur 2. Rubens Tube Scheme. Källa: Självgjord.

Fungerande

När gasen som kommer ut genom perforeringarna tänds och ljudkällan appliceras nära membranet, kan man se hur variabel höjd lågor drar formen på den stationära vågen inuti röret.

Membranet är det som tillåter ljudtryckspulserna som produceras av högtalaren eller hornet placerat bredvid membranet överföras till rörets inre, som återspeglas när de når den andra änden.

Överlappningen av den överförda vågen och den reflekterade vågen skapar tryckskillnader och producerar en stationär våg vars mönster reproduceras av lågorna, som högre områden (åsar) och områden där lågan knappt skiljer sig (dalar eller noder).

Lämpliga frekvenser

Högtalaren kan anslutas till en variabel frekvensvåggenerator som måste justeras till lämpliga frekvenser för att visualisera de olika stationära våglägena som bildas inuti röret.

Lämpliga frekvenser beror på rörets längd och förhållandet de måste uppfylla är följande:

F = (v _ljud /2l) n

Varelse L längden och N = 1, 2, 3, 4 ..

Du kan också ansluta högtalaren till en musikspelare för att visualisera ljudet av musik genom lågorna.

Det kan tjäna dig: etik, vetenskap och teknik

Kundt's Tube: Rubens Tube föregångare

Rubens Tube är en variant av Kundt -röret, skapat av en annan tysk fysiker vid namn August Kundt, som 1866 byggde ett glasrör, placerade det horisontellt och fyllde det med bitar av kork eller damm av sporer av Lycopodium -ormbunken. 

Sedan stängde han ena änden med en kolv och å andra sidan satte han ett flexibelt membran, till vilket en ljudkälla fäst. På så sätt observerade han hur sporerna damm grupperades i noderna på den stationära vågen som bildas inuti röret och våglängden kan sedan mätas.

Ändra kolvläget kan visas mönstren som motsvarar de olika vibrationslägen, för en given ljudkälla. 

Kundtröret är mycket användbart för att mäta ljudets hastighet i olika gaser och vid olika temperaturer och det är tveksamt att Heinrich Rubens inspirerades av detta arbete för att skapa sitt berömda rör.

Referenser

1. Webbakustik. Rubensrör. Återhämtat sig från Aholticweb.com
2. Fysikens tao. Flamor i ett akustiskt rör. Återhämtad från: vicente1064.Bloggfläck.com
3. Maciel, t. Det flammande oscilloskopet: The Physics of Rubens flamrör. Återhämtat sig från: physicsBuzz.Fysikcentral.com.
4. Ljud och vågor demonstration med ett Rubens -rör. Återhämtat sig från: människor.Fysik.tamu.Edu.
5. Wikipedia. Heinrich Rubens. Återhämtat sig från: Wikipedia.com
6. Wikipedia. Rubensrör. Återhämtat sig från: Wikipedia.com.