Âm thanh và luồng

23

Phòng thí nghiệm «Kvant»

Những người được mô tả trong bài đã trải qua hơn một trăm năm, nhưng thời gian vẫn không để lại dấu ấn tuổi già trong họ. Chúng tôi không biết liệu các nhà khoa học nghiên cứu về vảy sống có thấy trước được khả năng ứng dụng thực tế của hiện tượng mà họ phát hiện ra hay không. Rất có thể là không. Tuy nhiên, như mọi khi (đây là cách thế giới đã vận hành!), chiêm ngưỡng vẻ đẹp và hiểu được bản chất của sự vật, một người sẽ nhận được lợi ích ngay lập tức từ tuyên bố này, điều này khác xa với cuộc sống hàng ngày. Hiện nay vảy sống được sử dụng rộng rãi trong thực tế - bộ khuếch đại vảy, máy phát điện, v.v.

Máy phát âm thanh

Ngày nay, bộ tạo âm thanh cần thiết cho xe tải bán buôn được lắp ráp dễ dàng nhất bằng cách sử dụng bóng bán dẫn. Bạn có thể mua những bộ phận này và những bộ phận cần thiết khác ở bất kỳ cửa hàng radio nào.

Sơ đồ nguyên lý của bộ tạo âm thanh được hiển thị trong Hình 1. Bản thân bộ tạo âm thanh được lắp ráp bằng cách sử dụng các bóng bán dẫn $T_1$ và $T_2$. Một máy phát như vậy tạo ra các dao động có hình dạng gần giống hình chữ nhật, nghĩa là trạng thái có nhiều sóng hài hình sin. Đó là lý do tại sao nó được gọi là máy trộn đa năng (multum - nhiều, rung - rung). Tần số dao động do bộ đa năng tạo ra được xác định bởi điện dung của các tụ điện $C_1$, $C_2$ và điện trở của các điện trở $R_2$, $R_3$, $R_4$. Biến trở $R_3$ dùng để thay đổi tần số một cách trơn tru. Bộ khuếch đại tần số thấp được lắp ráp trên bóng bán dẫn $T_3$. Tải của bóng bán dẫn $T_3$ là cuộn sơ cấp của máy biến áp $Tp$, đến cuộn thứ cấp nối loa (loa) $Tp$.

Ví dụ, một máy phát âm thanh có thể được lắp ráp như trong Hình 2. Thiết bị này không yêu cầu bất kỳ sự điều chỉnh nào và nếu các bộ phận hoạt động tốt và thiết bị được lắp ráp theo sơ đồ thì máy phát sẽ bắt đầu hoạt động ngay lập tức khi bật nguồn.

Tác dụng của âm thanh lên tia nước

Phân tích hoạt động của bộ tạo dao động tự động in phun, chúng tôi đã nói rằng âm thanh bằng cách nào đó phải

24

ảnh hưởng đến dòng chảy. Chúng tôi mời bạn tìm hiểu qua kinh nghiệm xem điều này có thực sự đúng hay không.

Đặt một ống thủy tinh có đầu nối có đường kính khoảng 1 mm ở đầu ống cao su, đầu kia hạ xuống bình chứa nước ở độ cao 0,5-1 m so với mặt bàn. Đặt ống thủy tinh lên bàn một góc tùy ý so với phương ngang. Dùng miệng kéo không khí ra khỏi vòi và tạo thành dòng khí.

Trong các thử nghiệm với máy tạo tia tự động, chúng tôi khuyên bạn nên nối ống trực tiếp với vòi nước. Ở đây, phương pháp tạo ra tia nước này là không mong muốn vì nhiều âm thanh khác nhau truyền tốt qua các ống sắt của hệ thống cấp nước và nếu bằng cách nào đó chúng ảnh hưởng đến tia nước, chúng sẽ cản trở những gì đang được quan sát.

Dòng chảy ra khỏi ống thủy tinh không tốn kém. Gần đáp án, nó liên tục, sau đó trở nên đục và ở phần trên của quỹ đạo, nó vỡ thành những giọt hoàn toàn biệt lập, rơi nhanh đến mức tạo ra lỗi trong toàn bộ mặt sau của các tia phản lực liên tục (Hình 3, a). Bây giờ đặt một chiếc loa trên bàn cạnh ống thủy tinh và kết nối nó với bộ tạo âm thanh. Bật nguồn và thay đổi dần tần số âm thanh bằng một điện trở thay đổi. Bạn sẽ nhận thấy rằng ở một tần số nhất định, phần rắn (trong suốt) của tia co lại mạnh, và chùm tia hợp nhất, tạo thành một tia liên tục dường như hoàn hảo (Hình 3, b)! Điều này đáng kinh ngạc đến nỗi tất cả những ai lần đầu tiên nhìn thấy hiện tượng được mô tả đều đến nghiên cứu nó. Hóa ra tia nước cực kỳ nhạy cảm với âm thanh. Bạn có thể đặt loa ở bất cứ đâu trên bàn, đặt nó trên bàn khác - tất cả đều giống nhau, nếu tần số của âm thanh tương tự, tia sẽ phản ứng với âm thanh. Bằng cách thay đổi tần số âm thanh, có thể thu được từ một chùm tia âm thanh hai tia có độ dày xấp xỉ bằng nhau (Hình 3, c), ba tia và hai tia, một trong số đó mỏng hơn nhiều so với tia kia và bằng cách nào đó nghiêng sang một bên (Hình 3, e), v.v.

Nếu bạn không dám lắp ráp máy phát âm thanh để thử nghiệm, bạn có thể thay thế nó bằng bất kỳ nguồn âm thanh nào khác có tần số có thể thay đổi. Dễ tiếp cận nhất trong số đó là giọng nói của bạn. Trên đây chỉ có nghĩa là âm thanh mà tia phản ứng phản ứng phải khá thấp. Tốt nhất là tần số của nó nằm trong khoảng 200-500 Hz. Không cần thiết phải hét to vào luồng: nó sẽ khá ngoan ngoãn nếu bạn giảm luồng bằng ngôn ngữ mà nó hiểu. Một nguồn âm thanh khác có thể là đàn guitar chẳng hạn. Đưa nó lên mặt bàn và gảy dây. Bạn có thể dễ dàng chọn âm thanh có tần số mà luồng âm thanh chảy cùng nhau. Bằng cách thu các âm thanh đồng thời có tần số hơi khác nhau, bạn có thể thu được nhịp âm thanh và sau đó tia sẽ di chuyển theo thời gian với những thay đổi trong âm thanh.

Chúng ta hãy cố gắng giải thích tại sao tia phun lại kết hợp với nhau dưới tác động của âm thanh. Chúng ta hãy lưu ý lại rằng ngay khi tia phản lực bắt đầu phản ứng,

Cơm. 1. Sơ đồ nguyên lý của máy phát điện. Thông số mạch: bóng bán dẫn $T_1$—$T_3$ loại MP41; loa $\Gamma p$ loại 0,5GD21; máy biến áp $Tp$ - đầu ra từ đài bỏ túi; điện áp cung cấp 4,5-9 V (một hoặc hai pin nối tiếp cho đèn pin); $R_1 = R_5 = 10$ kOhm, $R_2 = R_4 = 47$ kOhm, $R_3 = 68$ kOhm, $C_1 = C_2 = 0,05$ µF.

Cơm. 2. Hình dáng của máy phát điện.

25

Khi phản ứng với một âm thanh (ở một tần số nhất định của âm thanh sau), phần vảy rõ rệt sẽ giảm đi. Điều này có nghĩa là quá trình hình thành giọt nước bắt đầu sớm hơn. Lý do là gì?

Khi không có âm thanh, vảy sẽ tự tan thành từng giọt và các giọt xuất hiện ít nhiều có trật tự. Tuy nhiên, do những vật cản ngẫu nhiên nên các giọt nước có sự khác biệt đôi chút. Mỗi hạt trong số chúng, có khối lượng và tốc độ riêng, bay theo một quỹ đạo tương ứng, và tất cả các giọt chuyển động cùng nhau tạo ra ấn tượng về một cái vảy. Khi tần số của âm thanh trùng với tần số hình thành giọt tự nhiên, quá trình hình thành này bắt đầu (phần rắn của vảy bị rút ngắn) và xảy ra gần như có tính chu kỳ. Âm thanh như thể những giọt giống hệt nhau đang rơi ra khỏi vảy đều đặn. Những giọt này di chuyển nhanh chóng theo một quỹ đạo và tạo cảm giác như một vết vảy bị cưa ra.

Để kiểm tra tính đúng đắn của lời giải thích định tính này, hãy làm một chiếc kính hoạt nghiệm đơn giản.

Đối với thiết bị đánh lửa vi điện, hàn một phụ kiện cứng có đường kính khoảng 30 mm và độ dày 0,5-1 mm. Sử dụng hai bu lông và đai ốc, cố định một đĩa bìa cứng có đường kính 150 mm với bốn khe nằm đối xứng vào vòi này. Một tia lửa điện vi mô được tạo ra bằng một (hoặc hai) pin thông qua một biến trở làm từ đầu bút chì đơn giản. Bằng cách di chuyển tiếp điểm dọc theo bút cảm ứng (hoặc ngược lại), bạn có thể thay đổi điện trở của biến trở và từ đó điều chỉnh tốc độ quay của đĩa nhấp nháy.

Cắt một lớp vảy và nhìn nó qua ánh sáng nhấp nháy. Đã chọn đúng tốc độ quay

Cơm. 4. Xem vết cắt qua kính hoạt nghiệm.

Cơm. 3. Đóng vảy ở các tần số âm thanh khác nhau.