في أنبوب روبنز هو الجهاز الذي يتألف من أنبوب مع أحد المتحدثين في نهاية واحدة وصف من الثقوب التي من خلالها يأتي غاز قابل للاشتعال بها، والتي تشتعل النيران لإنتاج صغيرة.
يتيح هذا التصميم تصور الموجات الصوتية داخل الأنبوب الذي ينتجه السماعة. ويظهر بلا شك أن الصوت هو موجة ضغط ، لأن تدفق الغاز القابل للاشتعال الذي يخرج من الفتحات يتناسب مع الضغط المحلي للنفس.
الشكل 1. أنبوب روبنز. المصدر: wikimedia commons
يوضح الشكل 1 أنبوب روبنز المضاء ، حيث يمكن ملاحظة أن ارتفاع اللهب يتبع نمط موجة ، وهو بالضبط نمط الصوت.
تم تسمية أنبوب روبنز على اسم مبتكره - هاينريش ليوبولد روبنز (1865-1922) - الذي كان فيزيائيًا ومهندسًا ألمانيًا بارزًا. كان مجال أبحاثه الرئيسي هو دراسة الإشعاع الكهرومغناطيسي في الأشعة تحت الحمراء وكان بحثه حاسمًا في تطوير نظريات إشعاع الجسم الأسود التي أدت لاحقًا إلى فيزياء الكم.
في عام 1904 قام هاينريش روبنز ببناء أنبوبه الشهير ، الذي يبلغ طوله في الأصل أربعة أمتار مع صف من 200 ثقب متباعد بمقدار 2 سم في الأعلى.
المواد
- أولاً ، يتم رسم خط على طول الأنبوب بقلم رصاص أو قلم تحديد. من الضروري أيضًا عمل علامات عرضية بمسافة 1 سم و 10 سم بعيدًا عن نهايات الأنبوب ، والتي تعمل على حفر الثقوب.
- باستخدام مثقاب البدلاء ، يتم عمل الثقوب باستخدام مثقاب بقطر 1.5 مم في العلامات المرسومة مسبقًا.
- في أحد طرفي الأنبوب ، يتم وضع مهايئ الخيط بالخرطوم ويتم تغطية مخرج الأنبوب من جهة أخرى ، باستخدام قطعة من لاتكس القفاز كغشاء. يتم تثبيته بإحكام بشريط لاصق ويتم تثبيته بمشبك يتم وضعه فوق الشريط بحيث لا يتم قطع الغشاء.
- بعد ذلك يتم توصيل اسطوانة الغاز ووضع مكبر صوت في نهاية الغشاء والذي بدوره يتم توصيله بمكبر صوت. يمكن إنشاء الإشارة مع الهاتف المحمول ، حيث توجد تطبيقات لتوليد إشارات صوتية بتردد معين.
- أخيرًا ، يتم توصيل خرج الصوت بمكبر الصوت باستخدام الكابلات المناسبة. المخطط في الشكل 2. بمجرد إشعال اللهب ، يمكنك تصور الأصوات في لهيب أنبوب روبنز.
الاحتياطات
- اتخذ الاحتياطات اللازمة لأنك ستعمل بالغاز والنار ، لذلك يجب إجراء التجربة في أماكن جيدة التهوية وإزالة جميع الأشياء والمواد القابلة للاشتعال من المناطق المحيطة.
-تجنب المسودات.
- احرص على عدم ترك الجهاز قيد التشغيل لفترة طويلة لتجنب إتلاف السماعة.
- من الأفضل ملاحظة نمط الموجة عن طريق تقليل شدة الأضواء.
الشكل 2. مخطط أنبوب روبنز. المصدر: عصامي.
تسيير
عندما يتم إشعال الغاز الخارج من الثقوب ويتم تطبيق مصدر الصوت بالقرب من الغشاء ، يمكن ملاحظة كيف ترسم ألسنة اللهب ذات الارتفاع المتفاوت شكل الموجة الواقفة داخل الأنبوب.
الغشاء هو ما يسمح بنقل نبضات ضغط الصوت التي ينتجها مكبر الصوت أو البوق الموجود بجوار الغشاء إلى داخل الأنبوب ، والتي تنعكس عند وصولها إلى الطرف الآخر.
يخلق تراكب الموجة المرسلة والموجة المنعكسة اختلافات في الضغط ، مما ينتج عنه موجة واقفة يتكرر نمطها بارتفاع اللهب ، مثل المناطق الأعلى (القمم) والمناطق التي يصعب تمييز اللهب فيها (الوديان أو العقد).
الترددات المناسبة
يمكن توصيل مكبر الصوت بمولد موجة تردد متغير يجب ضبطه على الترددات المناسبة لتصور أوضاع الموجة الواقفة المختلفة التي تتشكل داخل الأنبوب.
تعتمد الترددات المناسبة على طول الأنبوب والعلاقة التي يجب أن تلبيها هي كما يلي:
حيث L هو الطول و n = 1 ، 2 ، 3 ، 4…
يمكن أيضًا توصيل مكبر الصوت بمخرج مشغل الموسيقى لتصور صوت الموسيقى من خلال اللهب.
أنبوب كوندت: سلف أنبوب روبنز
أنبوب روبنز هو نوع مختلف من أنبوب كوندت ، أنشأه عالم فيزيائي ألماني آخر يُدعى أوغست كوندت ، الذي بنى في عام 1866 أنبوبًا زجاجيًا ووضعه أفقيًا وملأه بقطع من الفلين أو غبار بوغ من سرخس ليكوبوديوم.
ثم أغلق أحد طرفيه بمكبس ووضع غشاء مرنًا على الطرف الآخر ، وعلق به مصدر صوت. أثناء القيام بذلك ، لاحظ كيف يتجمع غبار البوغ معًا عند عقد الموجة الواقفة التي تتشكل داخل الأنبوب ، ويمكن بعد ذلك قياس الطول الموجي.
من خلال تغيير موضع المكبس ، يمكن عرض الأنماط المقابلة لأوضاع الاهتزاز المختلفة لمصدر صوت معين.
يعتبر أنبوب كوندت مفيدًا جدًا في قياس سرعة الصوت في الغازات المختلفة وفي درجات حرارة مختلفة ، ومن الواضح أن هاينريش روبنز استوحى من هذا العمل لإنشاء أنبوبه الشهير.
المراجع
- الصوتيات ويب. أنبوب روبنز. تعافى من acusticaweb.com
- تاو الفيزياء. اللهب في أنبوب صوتي. تم الاسترجاع من: vicente1064.blogspot.com
- ماسيل ، ت. راسم الذبذبات المشتعلة: فيزياء أنبوب اللهب لروبنز. تم الاسترجاع من: physicsbuzz.physicscentral.com.
- عرض الصوت والأمواج باستخدام أنبوب روبنز. تم الاسترجاع من: people.physics.tamu.edu.
- ويكيبيديا. هاينريش روبنز. تم الاسترجاع من: wikipedia.com
- ويكيبيديا. أنبوب روبنز. تم الاسترجاع من: wikipedia.com.