Rubens tüpü bir ucunda bir hoparlör ve küçük alev üretmek için ateşlenir yanıcı gaz geldiği boyunca bir yırtma arka arkaya, bir tüpün oluşan bir cihazdır.
Bu tasarım, hoparlör tarafından üretilen tüp içindeki ses dalgalarının görselleştirilmesini mümkün kılar. Ve hiç şüphesiz sesin bir basınç dalgası olduğunu göstermektedir, çünkü açıklıklardan çıkan yanıcı gazın akışı, bunun yerel basıncı ile orantılıdır.
Şekil 1. Rubens tüpü. Kaynak: wikimedia commons
Şekil 1, alevlerin yüksekliğinin, tam olarak sesinki olan bir dalga modelini izlediği görülebilen, yanan bir Rubens tüpünü göstermektedir.
Rubens tüpü, tanınmış bir Alman fizikçi ve mühendis olan yaratıcısının - Heinrich Leopold Rubens'in (1865 - 1922) - adını almıştır. Ana araştırma alanı kızılötesinde elektromanyetik radyasyon çalışmasıydı ve araştırması daha sonra kuantum fiziğine yol açan siyah cisim radyasyonu teorilerinin geliştirilmesinde belirleyici oldu.
1904 yılında Heinrich Rubens, üstte 2 santimetre aralıklı 200 delikten oluşan bir sıra ile aslen dört metre uzunluğundaki ünlü tüpünü inşa etti.
malzemeler
-İlk olarak, kurşun kalem veya keçeli kalem ile tüp boyunca bir çizgi çekilir. Deliklerin delinmesine yarayan tüpün uçlarından 1 cm aralıklı ve 10 cm aralıklı enine işaretler yapmak da gereklidir.
- Bir tezgah matkabı ile önceden çizilen işaretlerde 1.5 mm çapında bir matkap kullanılarak delikler açılır.
-Tüpün bir ucuna iplik-hortum adaptörü yerleştirilir ve diğer tarafa da zar olarak eldivenin lateksinden bir parça kullanılarak boru çıkışı kapatılır. Bu, maskeleme bandı ile sıkıca sabitlenir ve membranın kesilmemesi için bandın üzerine yerleştirilen bir kelepçe ile sabitlenir.
-Daha sonra gaz silindiri bağlanır ve membranın ucuna bir ses amplifikatörüne bağlanan bir hoparlör yerleştirilir. Belirli bir frekansta ses sinyalleri üreten uygulamalar olduğundan, sinyal mobil ile üretilebilir.
-Son olarak, ses çıkışı uygun kablolar kullanılarak amplifikatöre bağlanır. Şema şekil 2'dedir. Alev yandığında, Rubens tüpünün alevlerindeki sesleri görselleştirebilirsiniz.
Önlemler
-Gaz ve ateş ile çalışacağınız için gerekli önlemleri alınız, bu nedenle deney iyi havalandırılmış mekanlarda yapılmalı ve çevreden tüm yanıcı cisim ve maddeleri uzaklaştırmalıdır.
- Taslaklardan kaçının.
Hoparlöre zarar vermekten kaçınmak için cihazı çok uzun süre açık bırakmamaya dikkat edin.
-Dalga deseni en iyi ışıkların yoğunluğunun azaltılmasıyla gözlenir.
Şekil 2. Rubens tüp şeması. Kaynak: kendi kendine.
İşleyen
Deliklerden çıkan gaz tutuşturulduğunda ve ses kaynağı membrana yakın uygulandığında, değişen yükseklikteki alevlerin tüpün içinde duran dalganın şeklini nasıl çektiği görülebilir.
Membran, membranın yanına yerleştirilen hoparlör veya korna tarafından üretilen ses basınç darbelerinin, diğer uca ulaştıklarında yansıtılan tüpün iç kısmına iletilmesine izin veren şeydir.
İletilen dalganın ve yansıyan dalganın üst üste gelmesi, basınç farkları yaratarak, daha yüksek alanlar (zirveler) ve alevin zar zor ayırt edilebildiği alanlar (vadiler veya düğümler).
Uygun frekanslar
Hoparlör, tüp içinde oluşan farklı duran dalga modlarını görselleştirmek için uygun frekanslara ayarlanması gereken değişken bir frekans dalga üretecine bağlanabilir.
Uygun frekanslar, borunun uzunluğuna bağlıdır ve karşılamaları gereken ilişki aşağıdaki gibidir:
L uzunluktur ve n = 1, 2, 3, 4 …
Hoparlör, müzik sesini alevlerin içinden görselleştirmek için bir müzik çaların çıkışına da bağlanabilir.
Kundt tüpü: Rubens tüpünün öncülü
Rubens tüpü, 1866'da bir cam tüp inşa eden, yatay olarak yerleştiren ve Lycopodium eğrelti otundan mantar veya spor tozu parçaları dolduran August Kundt adlı başka bir Alman fizikçi tarafından yaratılan Kundt tüpünün bir çeşididir.
Sonra bir ucunu bir pistonla kapattı ve diğerine bir ses kaynağı bağladığı esnek bir zar koydu. Bunu yaparken, spor tozunun tüpün içinde oluşan durağan dalganın düğümlerinde nasıl bir araya geldiğini ve dalga boyunun nasıl ölçülebileceğini gözlemledi.
Pistonun konumunu değiştirerek, belirli bir ses kaynağı için farklı titreşim modlarına karşılık gelen modeller görüntülenebilir.
Kundt'un tüpü, farklı gazlardaki ve farklı sıcaklıklardaki ses hızını ölçmek için çok kullanışlıdır ve Heinrich Rubens'in ünlü tüpünü yaratmak için bu çalışmadan ilham aldığı açıktır.
Referanslar
- Akustik Web. Rubens tüpü. Acusticaweb.com'dan kurtarıldı
- Fizik tao. Akustik tüpte alevler. Kurtarıldı: vicente1064.blogspot.com
- Maciel, T. Alevli Osiloskop: Rubens'in Alev Tüpünün Fiziği. Kurtarıldı: physicsbuzz.physicscentral.com.
- Rubens Tüpü ile Ses ve Dalgaların Gösterimi. Alınan: people.physics.tamu.edu.
- Vikipedi. Heinrich Rubens. Wikipedia.com adresinden kurtarıldı
- Vikipedi. Rubens tüpü. Wikipedia.com adresinden kurtarıldı.