РУБЕНС ЦЕВ: ИСТОРИЈА, МАТЕРИЈАЛИ, ОПЕРАЦИЈА - НАУКА - 2025

Рубенса цев је уређај који се састоји од цеви са звучника на једном крају и низу перфорација кроз који запаљиви гас излази, који запали за производњу малих пламен.

Овај дизајн омогућава визуелизацију звучних таласа у цеви које производи звучник. И показује без сумње да је звук таласни притисак, јер је проток запаљивог гаса који излази кроз отвор пропорционалан локалном притиску истог.

Слика 1. Рубенс цев. Извор: викимедиа цоммонс

На слици 1 приказана је упаљена Рубенсова цев, у којој се види да висина пламена прати таласни образац, који је тачан звуку.

Рубенсова цев добила је име по свом творцу - Хајнриху Леополду Рубенсу (1865 - 1922) - који је био угледни немачки физичар и инжењер. Његово главно поље истраживања било је проучавање електромагнетног зрачења инфрацрвеним зрачењем и његово истраживање је било пресудно у развоју теорија о зрачењу црног тела које су касније довеле до квантне физике.

Хеинрицх Рубенс је 1904. године изградио своју чувену цев, која је првобитно била дугачка четири метра, са низом од 200 перфорација распоређених 2 центиметра на врху.

материјали

- Прво, уздуж цеви се оловком или маркером прати линија. Такође је потребно направити попречне трагове удаљене 1 цм и 10 центиметара од крајева цеви, који служе за бушење рупа.

-Код бушилице се рупе израђују помоћу бушилице промјера 1,5 мм у претходно извученим ознакама.

-На једном крају цеви поставља се адаптер од навоја до црева, а одвод цеви је покривен на другом, користећи комад латекса рукавице као мембрану. То је чврсто причвршћено траком за маскирање и осигурано стезаљком која се поставља преко траке како се мембрана не би пресекла.

-Тада је повезани цилиндар за гас и на крају мембране се поставља звучник, који је заузврат повезан са аудио појачалом. Сигнал се може генерисати мобилним телефоном, јер постоје апликације за генерисање аудио сигнала на датој фреквенцији.

-У коначници, аудио излаз је повезан на појачало помоћу одговарајућих каблова. Шема је приказана на слици 2. Једном када се пламен запали, можете да визуализујете звукове у пламену Рубенсове цеви.

Превентивне мере

-Пратите одговарајуће мере предострожности, јер радите са гасом и ватром, тако да се експеримент мора извести у добро прозраченим просторима и уклонити све запаљиве предмете и материје из окружења.

-Избећи пропухе.

- Пазите да уређај не остављате предуго укљученим да не бисте оштетили звучник.

- Таласни узорак се најбоље примећује смањењем интензитета светла.

Слика 2. Схема Рубенсове цеви. Извор: селф маде.

Функционисање

Када се гас који излази из перфорација запали и извор звука аплицира близу мембране, може се видети како пламенови различите висине цртају облик стојећег таласа у цеви.

Мембрана је оно што омогућава да се импулси звучног притиска који производе звучник или звук постављени поред мембране преносе у унутрашњост цеви, који се рефлектују када дођу до другог краја.

Суперпозиција преношеног таласа и рефлексног таласа ствара разлике у притиску, стварајући стојећи талас чији се образац репродукује висином пламена, попут виших подручја (врхова) и подручја на којима се пламен тешко разликује (долине или чворови).

Одговарајуће фреквенције

Звучник се може повезати са генератором таласа променљиве фреквенције који мора бити постављен на одговарајуће фреквенције да би се визуелизовали различити режими стајања таласа који се формирају унутар цеви.

Одговарајуће фреквенције зависе од дужине цеви и однос који морају да испуне је следећи:

Где је Л дужина и н = 1, 2, 3, 4 …

Такође можете да повежете звучник на излаз музичког плејера како бисте визуелно звучили музику кроз пламен.

Кундтова цев: претходница Рубенсове цеви

Рубенсова цев је варијанта Кундтове цеви, коју је створио други немачки физичар Аугуст Кундт, који је 1866. године саградио стаклену цев, ставио је хоризонтално и напунио је комадима плуте или споре прашине из папрати Лицоподиум.

Затим је једним крајем затворио клипом, а на други ставио флексибилну мембрану, на коју је причврстио извор звука. При томе је посматрао како се спора прашина спојила на чворовима стојећег таласа који се формира унутар цеви и таласна дужина се може мерити.

Променом положаја клипа, обрасци који одговарају различитим режимима вибрација могу се приказати за одређени извор звука.

Кундтова цев је веома корисна за мерење брзине звука у различитим гасовима и на различитим температурама, а јасно је да је и Хаинрицх Рубенс инспирисан овим радом да створи своју чувену цев.

Референце

1. Акустичка мрежа. Рубенс цев. Опоравак од ацустицавеб.цом
2. Тао физике. Пламен у акустичној цеви. Опоравак од: виценте1064.блогспот.цом
3. Мациел, Т. Ватрени осцилоскоп: Физика Рубенсове пламене цеви. Опоравак од: пхисицсбузз.пхисицсцентрал.цом.
4. Демонстрација звука и таласа Рубенсовом цеви. Преузето са: пеопле.пхисицс.таму.еду.
5. Википедиа. Хеинрицх Рубенс. Опоравак од: википедиа.цом
6. Википедиа. Рубенс цев. Опоравак од: википедиа.цом.