צינור רובנס הוא מכשיר מורכב צינור עם רמקול בקצה אחד ושורה של נקבים שדרכם גז דליק יוצאת, אשר מציתה לייצר להבות קטנות.
עיצוב זה מאפשר לדמיין את גלי הקול בתוך הצינור המיוצר על ידי הרמקול. וזה מראה ללא ספק שצליל הוא גל לחץ, מכיוון שזרימת הגז הדליק שיוצא דרך הפות היא פרופורציונאלית ללחץ המקומי של אותו.
איור 1. צינור Rubens. מקור: קומוני וויקימדיה
איור 1 מציג צינור רובנס מואר, בו ניתן לראות כי גובה הלהבות עוקב אחר דפוס גל, שהוא בדיוק זה של הצליל.
שפופרת רובנס נקראת על שם יוצריה - היינריך לאופולד רובנס (1865 - 1922) - שהיה פיסיקאי ומהנדס גרמני בולט. תחום המחקר העיקרי שלו היה חקר קרינה אלקטרומגנטית באינפרא אדום ומחקרו היה מכריע בהתפתחות תיאוריות של קרינת גוף שחור שהובילו לימים לפיזיקה קוונטית.
בשנת 1904 בנה היינריך רובנס את הצינור המפורסם שלו, שאורכו במקור ארבעה מטרים עם שורה של 200 ניקובים מרוחקים שני סנטימטרים זה מזה בחלקו העליון.
חומרים
ראשית, קו נמתח לאורך הצינור בעזרת עיפרון או טוש. כמו כן יש צורך לבצע סימני רוחב זה מזה בגודל של 1 ס"מ ו -10 סנטימטרים זה מזה מקצות הצינור, המשמשים לקידוח החורים.
-עם קידוח ספסל החורים נעשים בעזרת מקדחה בקוטר 1.5 מ"מ בסימנים שצוירו קודם.
-קצה אחד של הצינור, מתאם החוט לצינור מונח ושקע הצינור מכוסה בקצה השני, באמצעות חתיכת לטקס הכפפה כממברנה. זה מקובע היטב עם סרט מיסוך ומאובטח באמצעות מהדק שמונח מעל הקלטת כך שהקרום לא ייחתך.
-אז חיבור גליל הגז ורמקול מונח בקצה הממברנה, שבתורו מחובר למגבר שמע. ניתן להפיק את האות באמצעות הנייד, מכיוון שיש אפליקציות להפקת אותות שמע בתדר נתון.
בסופו של דבר, פלט השמע מחובר למגבר באמצעות הכבלים המתאימים. התוכנית נמצאת באיור 2. ברגע שהלהבה מוארת, אתה יכול לדמיין את הצלילים בלהבות צינור Rubens.
אמצעי זהירות
קח את אמצעי הזהירות הרלוונטיים מכיוון שאתה הולך לעבוד עם גז ואש, ולכן יש לבצע את הניסוי בחללים מאווררים היטב ולהסיר את כל החפצים והחומרים הדליקים מהסביבה.
- טיוטות מסופקות.
- הקפד לא להשאיר את המכשיר דולק יותר מדי זמן, כדי להימנע מפגיעה ברמקול.
דפוס הגל נצפה בצורה הטובה ביותר על ידי הפחתת עוצמת האורות.
איור 2. תרשים צינור Rubens. מקור: תוצרת עצמית.
תִפקוּד
כאשר מתלקחים את הגז היוצא מהניקבוב ומקור הצליל מוחל קרוב לקרום, ניתן לראות כיצד הלהבות בגובה משתנה מציירות את צורת הגל העומד בתוך הצינור.
הממברנה היא זו שמאפשרת להעביר את פעימות לחץ הקול המיוצרות על ידי הרמקול או הצופר הממוקם ליד הממברנה בתוך הצינור, אשר משתקפות כאשר הן מגיעות לקצה השני.
הסופרפוזיציה של הגל המועבר והגל המשתקף יוצרת הבדלי לחץ, ומייצרים גל עומד שתבניתו משוחזרת על ידי גובה הלהבות, כמו אזורים גבוהים יותר (פסגות) ואזורים שבהם הלהבה בקושי ניתנת להבחנה (עמקים או צמתים).
תדרים מתאימים
ניתן לחבר את הרמקול לגנרטור גל בתדרים משתנים שיש לכוון אותו לתדרים המתאימים כדי לדמיין את מצבי הגל העמידה השונים הנוצרים בתוך הצינור.
התדרים המתאימים תלויים באורך הצינור והקשר שעליו לעמוד בהם הוא כדלקמן:
כאשר L אורך ו- n = 1, 2, 3, 4 …
ניתן לחבר את הרמקול לפלט של נגן מוזיקה כדי להמחיש את צליל המוזיקה דרך הלהבות.
צינור הקונדט: קודמו של שפופרת רובנס
צינור Rubens הוא גרסא של צינור הקונדט, שנוצר על ידי פיזיקאי גרמני אחר בשם אוגוסט קונדט, שבנה בשנת 1866 צינור זכוכית, הניח אותו אופקית ומילא אותו חתיכות פקק או אבק נבג משרך הליקופודיום.
אחר כך הוא סגר את הקצה האחד בעזרת בוכנה והניח את הממברנה הגמישה לקצה השני, אליו חיבר מקור צליל. בכך הוא הבחין כיצד אבק הנבג התכווץ זה לזה בצמתי הגל העומד שמתגבש בתוך הצינור, ואז ניתן למדוד את אורך הגל.
על ידי שינוי מיקום הבוכנה, ניתן להציג את הדפוסים התואמים את מצבי הרטט השונים עבור מקור צליל נתון.
הצינור של קונד שימושי מאוד למדידת מהירות הצליל בגזים שונים ובטמפרטורות שונות וניכר כי היינריך רובנס קיבל השראה מיצירה זו ליצירת הצינור המפורסם שלו.
הפניות
- רשת אקוסטיקה. שפופרת רובנס. התאושש מ- acusticaweb.com
- הטאו של הפיזיקה. להבות בצינור אקוסטי. התאושש מ: vicente1064.blogspot.com
- מקיאל, ט. האוסילוסקופ הבוער: הפיזיקה של שפופרת הלהבה של רובנס. התאושש מ: physicsbuzz.physicscentral.com.
- הפגנת צלילים וגלים עם שפופרת רובנס. נשלף מ: people.physics.tamu.edu.
- ויקיפדיה. היינריך רובנס. התאושש מ: wikipedia.com
- ויקיפדיה. שפופרת רובנס. התאושש מ: wikipedia.com.