Rubens Tube History, Materials, Operation

Han Rubens Tube Det er en enhet som består av et rør med en høyttaler plassert i den ene enden og en rad med perforeringer som brennbar gass kommer ut, som slår seg på for å produsere små flammer.

Denne designen muliggjør lydbølgene inne i røret produsert av høyttaleren. Og demonstrerer uten tvil at lyden er en trykkbølge, siden strømmen av brennbar gass som kommer ut gjennom hullene er proporsjonal med det lokale trykket av det samme.

Figur 1. Rubens Tube. Kilde: Wikimedia Commons

Figur 1 viser et blondt rør på, der det kan sees at høyden på flammene følger et bølgemønster, som nettopp er lyden. 

Rubens Tube er oppkalt etter sin skaper -Heinrich Leopold Rubens (1865 -1922) -, som var en enestående tysk fysiker og ingeniør.  Hans viktigste forskningsfelt var studien av elektromagnetisk stråling i infrarød og undersøkelsene hans var avgjørende i utviklingen av teorier om svart kroppsstråling som senere førte til kvantefysikk.

I 1904 bygde Heinrich Rubens sitt berømte rør, opprinnelig fire meter lang med en rad på 200 perforeringer med en separasjon på 2 centimeter i den øvre delen.

[TOC]

Materialer 

Det er mulig å bygge et Rubens -rør med relativt vanlige materialer, som beskrevet nedenfor. Er påkrevd:

- Anodisert metallrør på ½ tomme med en meter lang med en tråd i en av endene, den andre enden må slipes godt, for å eliminere alle skarpe kanter.

Kan tjene deg: eksempler på støkiometri i dagliglivet

- Tråd bronseadapter ½ til ¼ tommers slange.

- Propangassflaske med trykkregulator og ¼ tommers slangeadapter.

- Slangeklemmer.

- Latexhansker og ½ tommers rørklemme.

- Trestøtte for å plassere røret på et bord.

Rubens Tube Construction

-Først tegnes en linje med blyant eller markør langs røret. Det er også nødvendig å lage tverrkemerker på 1 cm separasjon mellom dem og 10 centimeter fra separasjon fra endene av røret, som tjener til å stikke hullene.

-Med en bankøvelse blir perforeringene gjort, ved bruk av en drill på 1,5 mm diameter, i de tidligere sporede merkene.

-I den ene enden av røret er trådadapteren plassert til slangen, og på den andre er rørutgangen dekket, ved hjelp av et stykke av hanskelatexen som membran. Dette er sliten med maskeringstape og sikrer med en klemme som er plassert på båndet, slik at membranen ikke blir kuttet.

-Deretter er gassflasken tilkoblet og en høyttaler plasseres i enden av membranen, som igjen har 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 hjelp av passende kabler. Ordningen er i figur 2. Når flammen er slått på, kan du allerede visualisere lydene i flammene på Rubens -røret.

Kan tjene deg: Kunstige produksjonssystemer: Metoder og utvalg

Forholdsregler

-Ta relevante forholdsregler siden det vil fungere med gass og brann, slik at eksperimentet må utføres i godt ventilerte rom og fjern alle brennbare gjenstander og stoffer fra omgivelsene.

-Luftstrømmer bør unngås.

-Prøv å ikke la enheten være for lenge, for å unngå å skade høyttaleren.

-Bølgemønsteret er bedre å redusere lysets intensitet.

Figur 2. Rubens Tube Scheme. Kilde: Selvlaget.

Fungerer

Når gassen som kommer ut gjennom perforeringene tennes og lydkilden påføres i nærheten.

Membranen er den som lar lydtrykkpulser produsert av høyttaleren eller hornet som er plassert ved siden av membranen, overføres til det indre av røret, som gjenspeiles når de når den andre enden.

Overlappingen av den overførte bølgen og den reflekterte bølgen skaper trykkforskjeller, og produserer en stasjonær bølge hvis mønster er gjengitt av høyden på flammene, som høyere områder (rygger) og områder der flammen knapt skilles ut (daler eller noder).

Passende frekvenser

Høyttaleren kan kobles til en variabel frekvensbølgegenerator som må justeres til de aktuelle frekvensene for å visualisere de forskjellige stasjonære bølgemodusene som dannes inne i røret.

De aktuelle frekvensene avhenger av lengden på røret og forholdet de må oppfylle er følgende:

F = (v _lyd /2l) n

Å være L lengden og N = 1, 2, 3, 4 ..

Du kan også koble høyttaleren til utgangen av en musikkspiller for å visualisere lyden av musikk gjennom flammene.

Det kan tjene deg: Etikk, vitenskap og teknologi

Kundt's Tube: Rubens Tube forgjenger

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 støv av sporer av lykopodiumbregnet. 

Så lukket han den ene enden med den ene stempelet, og på den andre satte han en fleksibel membran, som en lydkilde festet. Dermed observerte han hvordan sporer støv ble gruppert i nodene på den stasjonære bølgen som dannes inne i røret og bølgelengden kan deretter måles.

Endring av stempelposisjonen kan vises mønstrene som tilsvarer de forskjellige vibrasjonsmodusene, for en gitt lydkilde. 

Kundt -røret er veldig nyttig for å måle lydhastigheten i forskjellige gasser og ved forskjellige temperaturer, og det er uten tvil at Heinrich Rubens ble inspirert av dette verket for å lage sitt berømte rør.

Referanser

1. Nettakustikk. Rubens Tube. Gjenopprettet fra AholticWeb.com
2. Tao of Physics. Flamas i et akustisk rør. Gjenopprettet fra: Vicente1064.Blogspot.com
3. Maciel, t. The Flaming Oscilloscope: The Physics of Rubens 'Flame Tube. Gjenopprettet fra: PhysicsBuzz.Fysikksentralt.com.
4. Lyd og bølger demonstrasjon med et Rubens 'rør. Gjenopprettet seg fra: Folk.Fysikk.tamu.Edu.
5. Wikipedia. Heinrich Rubens. Gjenopprettet fra: Wikipedia.com
6. Wikipedia. Rubens Tube. Gjenopprettet fra: Wikipedia.com.