23
Лаборатория «Кванта»
Описанные в статье опытные уже более ста лет, однако время не наложило на них отпечатка старости. Мы не знаем, предвидели ли учены, исследовавшие живкие струпы,возможность практического применения обнаруженных им явлений. Скорее всего нет. Тем не менее, как это всегда и бывают (так уже устроен мир!), восхшшаясь красотой и постиграя существенно вещей, человек извлекает из этого далекого от повседневности заяния непосредственную полезу. Сейчас живкие струпы широко использются на практике — струпные услители, генераторы и т.п.
Звуковой генератор
Необходимый для оптовоз звуковой генератор в нашей дни проще всего собрать на трансисторах. Их и другие необходимые детали можно приобретены в любом радиомагазине.
Прициплальная схема звукового генератора приведена на рисунке 1. Собственно генератор собран на трансисторах и . Такой генератор дает колебания, по форме близкие к прямогольной, то есть состояние из множества синусодальных гармоник. Вот почему его называют мультимиктором (multum — много, vibro — колебание). Частота колебаний, даваемых мультимиктором, определяется емкости конденсаторов , и сопротивлениями резисторов , , . Переменный резистор служит для плавного изменения частоты. На трансисторе собран услитель низкой частоты. Нагрузкой трансистора является первичная обмотка трансформатора , ко вторичной обмотке которого подключен диамик (громкоговоритель) .
Звуковой генератор может быть собран, например, так, как показано на рисунке 2. В налаживания этот прибор не нуждается, и, если детали исправны, а прибор собран в соответствии со схемой, генератор начинает работать сразу по включении питания.
Влияние звука на водяную струю
Аналізируя работу струйного авто-genератора, мы уже говорили о том, что звук должен каким-то образом
24
влиять на струю. Предлагаем вам выяснить на опите, так ли это на самом деле.
Сtekлянную трубку с ответием диаметром около 1 мм виденьте в конец резинового шланга, другой конец которого опустите в сосуд с водой, расположенный на высоте 0,5—1 м над поверхностью стола. Сtekлянную трубку укрепите на столе под произвольным углом к горизонту. Ртом вытяните из шланга воздуха и получите струю.
В опытах со струйным автогенератором мы рекомендували шланг соединять неосредственно с водопроводным краном. Здесь такой способ получения струи нежелательен потому, что по железным трубам водопровода хорошо распространяется различные звуки и, если они как-то влияют на струю, будутмешать наблюдаемым.
Выходящая из ответия стеклянной трубки струя недорога. Вблизи ответия она сплошная, затем мутнеет и уже в верхней части траектории разбивает на совершенное обособленные капли, которые падают настолько быстро, что создают ошибение целого снова непрерывных струй (рис. 3, а). Теперь рядом со стеклянной трубкой поставьте на стол динамик и подklючите его к звуковому генератору. Включите питания и постепенно изменяйте переменным резистором частоту звука. Вы заметите, что при определенной частоте сплошной (прозрачный) участок струи резко сокращается, а сноп струй сппается, образуя одну внешне совершенную непрерывную струю (рис. 3, б)! Это настолько удивительно, что все, кто видит описанное явление первый раз, приходит в изучение. Оказывается, воданая струя чрезвычайно чувствительна к звуку. Можно расположить динамик в любом месте стола, ответи его на другой стол — все равно, если частота звука подобна правильно, струя реагирует на звук. Меняя частоту звука, можно получить из сноп струй и две струи, примерное равные по толщине (рис. 3, с), и три струи, и две струи, одна из которых значительно тонше другой и быть как-то в сторону (рис. 3, д), и т. д.
Если для проведения опытов вы не решились собрать звуковой генератор, его можно заменить любым другим источником звука, частоту которого можно изменять. Самый доступный из них — это ваш голос. Над только имеет в виду, что звук, на котором реагирует струя, должен быть достагоно низким. Лучше всего, если его частота лежит в пределах 200—500 Hz. Громко кричат струе вовсе не обязательно: она довольно послушна, если вы уменьшите струе на понятном ей языке. Другим возможность источником звука является, например, гитара. Приносится его к поверхности стола и перебирайте струны. Вы без особого труда подберете звук такой частоты, при котором размазанная струя сппается. Взяв одновременное звуки слегка отличiousся частот, можно получить звуковые биеняя, и тогда струя будет сппаться в такт с изменениями звука.
Попробуем обяснить, почему же разбрызганная струя сппается под действием звука. Заметим еще раз, что как только струя начинает реаги-
Рис. 1. Прициплальная схема генератора. Параметры схемы: трансисторы — типа МП41; диамик типа 0,5ГД21; трансформатор — выходной от карманного радиоприемника; напряжение питания 4,5—9 В (одна или две последовательно соединенные батарейки для карманного фонаря); кОм, кОм, кОм, мкФ.
Рис. 2. Внешний вид генератора.
25
ровать на звук (при определенной частоте последнего), произный участок струпу уменшается. Это означает, что процесс образования капель теперь начинается раньше. В чем причина?
В отсутствие звука струпа сама распадается на капли, причем капли появляются более или менее упорядоченным образом. Однако в силу случайных obstructions капли оказываются немного различными. Каждый из них, обладая свой массой и скорость, летит по соответствующей траектории, а все движущие капли вместе создают впечатление снола струпу. При совпадении частоты звука с частотой естественного образования капель этот процесс образования начинается (сплошная часть струпу укорачивается) и происходит почти с стороны периодичностью. Звук как бы отрывается от струпа через равные промежутки времени одинаковые капли. Эти капли быстро движутся по одной траектории и производят впечатление одной спилшейся струпу.
Чтобы проверить правильность этого качественного объяснения, изготовьте простейший стrobоскоп.
Квали микрозлектроиггателя припаяйте жесткую насадку диаметром около 30 мм и толщиной 0,5—1 мм. Двумя болтами с гайками закрепите на этой насадке картоный диск диаметром 150 мм с четырьмя симметрично расположенными прорезями. Микрозлектроиггатель создает с одной (или двумя) батарейками через реостат, изготовленный из грифеля простого карандаша. Передвигая контакт по грифелю (или наоборот), можно менять сопротивление реостата и тем самым регулировать скорость вращения диска стrobоскопа.
Получите спилшуюся струпо и посмотрите на нее через стrobоскоп. Правильно подобрав скорость вра-
Рис. 4. Вид спилшейся струпу через стrobоскоп.
Рис. 3. Струп при различных частотах звука.