Przyzwyczailiśmy się już, że współczesne procesory bezproblemowo radzą sobie z analizą spektralną dźwięku produkując kolorowe efekty w rytm grających instrumentów. Jednak nie tylko komputer, czy inne urządzenie odtwarzające muzykę, potrafi pokazać jak wygląda dźwięk - możemy zobaczyć go także bez użycia mikroprocesorów i Winampa. Jakiś czas temu w Internecie hitem stało się kapitalne doświadczenie, w którym falę dźwiękową widać, i to w postaci płomieni!
Tuba Rubensa to klasyczny, lecz bardzo spektakularny eksperyment fizyczny. Długa rura z wywierconymi od góry otworkami, podłączona jest szczelnie z obydwu stron - z jednej do źródła palnego gazu (na przykład propanu), z drugiej strony szczelnie przylega do głośnika. Rurę (zwaną tubą) wypełnia się gazem a gaz ulatniający się przez wywiercone otwory - należy podpalić:
Fale dźwiękowe są falami "zgęstnień" i "rozrzedzeń" powietrza, albo innego ośrodka sprężystego, w jakim się rozchodzą - na przykład palnego gazu znajdującego się w Tubie Rubensa. Kiedy dźwięk rozprzestrzenia się w rurze jest ograniczony przez jej końce. Fale zaczynają się odbijać i oddziaływać ze sobą - dla określonych częstotliwości dźwięku "dostrojonych" do długości rury tworząc falę stojącą. Fala wpływa na ciśnienie gazu wewnątrz rury, co z kolei wpływa na ilość gazu wydobywającego się przez perforację.
Drugim nadzwyczaj efektownym eksperymentem z falami dźwiękowymi jest doświadczenie ukazujące Figury Chladniego. Tym razem fale dźwiękowe mogą rozchodzić się nie tylko wzdłuż jednego kierunku, tak jak w Tubie Rubensa, lecz w dwóch - wzdłuż i wszerz płaszczyzny. Drgającym ośrodkiem jest płyta posypana solą. I znów - dla konkretnych częstotliwości dźwięku powstanie fala stojąca:
Drobinki soli drgają na całej płycie oprócz miejsc, w których fala jest nieruchoma - węzłów fali. Tworzą niesamowite kształty, prawda?
Krzysztof A. Kolwas
Autor jest doktorantem w Instytucie Fizyki PAN, gdzie zajmuje się wytwarzaniem i badaniem nanostruktur w materiałach półprzewodnikowych.
Czytaj także:
