Rubensova trubice - demonstrace stojatého vlnění

20. červen 2010 | 06.00 |

Spojení zvuku a ohně se nabízí pro využití nejrůznějším hudebním performerům. Pro svá vystoupení používají velmi efektní demonstrace stojatého vlnění v plynu pomocí Rubensovy trubice. Rubensova trubice zobrazuje akustický tlak pomocí plamínků hořícího plynu unikajícího z řady malých, pokud možno stejných otvorů podél trubice. Trubice je pojmenována podle německého fyzika Heinricha Rubense (1865-1922), který zkoumal vzdálené infračervené záření a studoval odrazivost různých materiálů.

Trubici tvoří plynový hořák tvořený tenkostěnnou, zpravidla kovovou trubkou o průměru kolem 4 cm s řadou malých otvorů (průměru 0,5 mm až 1,5 mm) vyvrtaných v plášti v pravidelných rozestupech asi 1 cm podél trubice. Do trubice bývá nejčastěji pouštěn pod nízkým tlakem propan butan. Na konci trubice je laditelný zdroj vlnění, druhý konec je uzavřen. Naladíme-li zdroj na rezonanční frekvenci, původně stejně vysoké plamínky změní v pravidelných úsecích svoji výšku.  Při pokusu v uzlech zvukové vlny zpomalují hoření, v kmitnách vibrace vzduchu naopak hoření urychlují, takže plameny jsou zde větší.

Někteří experimentátoři naleznou maxima plamínků v místě uzlů akustického tlaku, jiní v kmitnách. Při určitém rozměru otvorů a dalších parametrů lze efektu reverzace maxim a minim dosáhnout se  stejným experimentálním zařízením.

Rozdíl spočívá v jiném nastavení přítoku plynu a amplitudy budícího signálu. Vzhledem k tomu, že výška plamínku je úměrná střední hodnotě hmotnostního průtoku plynu, v kmitně akustického tlaku bude plamínek nižší než v uzlu. Maxima plamínků odpovídají uzlu akustického tlaku.

Pro případ, že tlak připouštěného plynu je v daném místě zanedbatelný proti akustickému tlaku, je plyn vypuzován jen v části periody (ve zbývající části periody je naopak přisáván vzduch). Střední hodnota hmotnostního průtoku v tom místě je však vyšší, než v uzlu, protože tam je hmotnostní průtok dán je tlakem připouštěného plynu, který je zanedbatelný. Maximum plamínků je v tedy v kmitně akustického tlaku.

Podle Pavla Konečného

Zpět na hlavní stranu blogu

Hodnocení

1 · 2 · 3 · 4 · 5
známka: 1 (1x)
známkování jako ve škole: 1 = nejlepší, 5 = nejhorší

Komentáře