Rubens buisgeschiedenis, materialen, werking

Hij Rubens -buis Het is een apparaat dat bestaat uit een buis met een luidspreker die aan één uiteinde wordt geplaatst en een rij perforaties waardoor brandbaar gas uitkomt, die wordt ingeschakeld om kleine vlammen te produceren.

Dit ontwerp maakt de geluidsgolven mogelijk in de buis geproduceerd door de luidspreker. En toont zonder twijfel aan dat het geluid een drukgolf is, omdat de stroom ontvlambaar gas dat door de gaten komt, evenredig is met de lokale druk van hetzelfde.

Figuur 1. Rubens -buis. Bron: Wikimedia Commons

Figuur 1 toont een blonde buis aan, waarin te zien is dat de hoogte van de vlammen een golfpatroon volgt, wat precies het geluid is. 

Rubens Tube is vernoemd naar zijn maker -heinrich Leopold Rubens (1865 -1922) -, die een uitstekende Duitse fysicus en ingenieur was.  Zijn belangrijkste onderzoeksveld was de studie van elektromagnetische straling in infrarood en zijn onderzoeken waren beslissend in de ontwikkeling van zwarte lichaamsstralingstheorieën die vervolgens leidden tot kwantumfysica.

In 1904 bouwde Heinrich Rubens zijn beroemde buis, oorspronkelijk vier meter lang met een rij van 200 perforaties met een scheiding van 2 centimeter in het bovenste deel.

[TOC]

Materialen 

Het is mogelijk om een ​​Rubens -buis te bouwen met relatief veel voorkomende materialen, zoals hieronder beschreven. Is benodigd:

- Geanodiseerde metalen buis van ½ inch bij één meter lang met een draad aan een van de uiteinden, het andere uiteinde moet goed worden geschuurd, om alle scherpe randen te elimineren.

Kan u van dienst zijn: voorbeelden van stoichiometrie in het dagelijkse leven

- Draadbronsadapter ½ tot ¼ inch slang.

- Propaangasfles met drukregelaar en ¼ inch slangadapter.

- Slangklemmen.

- Latex handschoenen en ½ inch buisklem.

- Houtsteun om de buis op een tafel te plaatsen.

Rubens buisconstructie

-Eerst wordt een lijn getekend met potlood of marker langs de buis. Het is ook noodzakelijk om transversale sporen van 1 cm scheiding tussen hen en 10 centimeter te maken van scheiding van de uiteinden van de buis, die dienen om de gaten te doorboren.

-Met een bankoefening worden de perforaties gemaakt, met behulp van een boor van een diameter van 1,5 mm, in de eerder getraceerde markeringen.

-Aan de ene kant van de buis wordt de schroefdraadadapter op de slang geplaatst en aan de andere kant is de buisuitgang bedekt, met behulp van een stuk van de handschoen -latex als een membraan. Dit is moe van afplakband en zorgt voor met een klem die op de tape wordt geplaatst, zodat het membraan niet wordt gesneden.

-Vervolgens wordt de gasfles aangesloten en wordt een luidspreker geplaatst aan het einde van het membraan, dat op zijn beurt is aangesloten op een audioversterker. Het signaal kan worden gegenereerd met de mobiel, omdat er apps zijn om audiosignalen te genereren met een bepaalde frequentie.

-Ten slotte is de audio -uitgang verbonden met de versterker met behulp van de juiste kabels. Het schema is in figuur 2. Zodra de vlam is ingeschakeld, kunt u de geluiden in de vlammen van de Rubens -buis al visualiseren.

Kan u dienen: kunstmatige productiesystemen: methoden en selectie

Voorzorgsmaatregelen

-Neem de relevante voorzorgsmaatregelen, omdat het zal werken met gas en vuur, zodat het experiment moet worden uitgevoerd in goed geventileerde ruimtes en alle ontvlambare objecten en stoffen uit de omgeving verwijderen.

-Luchtstromen moeten worden vermeden.

-Probeer het apparaat niet te lang op te laten, om te voorkomen dat de luidspreker wordt beschadigd.

-Het golfpatroon is beter het verminderen van de intensiteit van de lichten.

Figuur 2. Rubens buisschema. Bron: zelf gemaakt.

Werking

Wanneer het gas dat door de perforaties uitkomt, wordt aangestoken en de geluidsbron wordt aangebracht in de buurt van het membraan, is te zien hoe variabele hoogte vlammen de vorm van de stationaire golf in de buis trekken.

Het membraan is het membraan waarmee de geluidsdrukpulsen worden geproduceerd door de luidspreker of hoorn die naast het membraan wordt geplaatst, naar het interieur van de buis worden overgedragen, die worden weerspiegeld wanneer ze het andere uiteinde bereiken.

De overlapping van de overgedragen golf en de gereflecteerde golf creëert drukverschillen, waardoor een stationaire golf wordt geproduceerd waarvan het patroon wordt gereproduceerd door de hoogte van de vlammen, als hogere gebieden (ruggen) en gebieden waarin de vlam nauwelijks wordt onderscheiden (valleien of knooppunten).

Passende frequenties

De luidspreker kan worden aangesloten op een variabele frequentiegolfgenerator die moet worden aangepast aan de juiste frequenties om de verschillende stationaire golfmodi te visualiseren die zich in de buis vormen.

De juiste frequenties zijn afhankelijk van de lengte van de buis en de relatie die ze moeten vervullen is de volgende:

F = (v _geluid /2L) n

Wezen L de lengte en N = 1, 2, 3, 4 ..

Je kunt de luidspreker ook verbinden met de uitgang van een muziekspeler om het geluid van muziek door de vlammen te visualiseren.

Het kan u van dienst zijn: ethiek, wetenschap en technologie

Kundt's Tube: Rubens Tube Voorganger

De Rubens -buis is een variant van de kundt -buis, gemaakt door een andere Duitse natuurkundige genaamd August Kundt, die in 1866 een glazen buis bouwde, deze horizontaal plaatste en met stukken kurk of stof van sporen van de lycopodiumvaren. 

Toen sloot hij het ene uiteinde met de ene plunjer en aan de andere kant zette hij een flexibel membraan, waaraan een geluidsbron was bevestigd. Daarbij observeerde hij hoe het stof van de sporen werd gegroepeerd in de knooppunten van de stationaire golf die in de buis wordt gevormd en de golflengte kan vervolgens worden gemeten.

Het wijzigen van de zuigerpositie kan worden weergegeven, de patronen die overeenkomen met de verschillende trillingsmodi, voor een gegeven geluidsbron. 

De kundt -buis is erg handig voor het meten van de snelheid van het geluid in verschillende gassen en bij verschillende temperaturen en het is onbetwistbaar dat Heinrich Rubens werd geïnspireerd door dit werk om zijn beroemde buis te maken.

Referenties

1. Web -akoestiek. Rubens -buis. Hersteld van AholticWeb.com
2. De Tao van de natuurkunde. Vlammen in een akoestische buis. Hersteld van: Vicente1064.Blogspot.com
3. Maciel, T. De Flaming Oscilloscope: The Physics of Rubens 'Flame Tube. Hersteld van: Physicsbuzz.Fysica -centrale.com.
4. Geluids- en golvendemonstratie met een Rubens 'buis. Hersteld van: mensen.Natuurkunde.tamu.Edu.
5. Wikipedia. Heinrich Rubens. Hersteld van: Wikipedia.com
6. Wikipedia. Rubens -buis. Hersteld van: Wikipedia.com.