Foto: Doladimej/Wikimedia
Det er fristende at tænke, at “plink” lyden produceres af en vanddråbe, der falder på en flydende overflade er forårsaget af dråben i sig selv, men ny forskning peger på en uventet kilde for denne bekendt, men alligevel irriterende, lyd. Spændende, forskerne har også identificeret en pæn hack for at stoppe det.
Den lyd der produceres, når en dråbe vand rammer en flydende overflade er forårsaget af den vibrerende bevægelser af små luftbobler fanget under vandets overflade, ifølge ny forskning offentliggjort i dag i Videnskabelige Rapporter.
Synes underligt, at vi kun ved at lære dette nu, men det er et mysterium, der er ærgerlig forskere for over hundrede år. Tilbage i 1908, Dansk videnskabsmand Arthur Worthington udført sin “Undersøgelse af Stænk”, som er produceret af de tidligste kendte fotos af droplet virkninger. Hans arbejde vakte stor interesse, og af 1920’erne forskere var at undersøge det besynderlige lyde produceret af vanddråber. Mange teorier blev foreslået over årene til at forklare den markante “plink” støj, men ingen eksperimentelle undersøgelser var i stand til at bekræfte de forskellige hypoteser.
“En masse af det arbejde der er blevet gjort på den fysiske mekanik af en dryppende vandhane, men ikke meget er sket meget på den lyd,” Anurag Agarwal, en forsker ved Institut for Ingeniørvidenskab på Cambridge Universitetet og hovedforfatter på den nye undersøgelse, sagde i en erklæring. “Men takket være moderne video-og audio-teknologi, vi kan endelig finde ud af, præcis hvor lyden kommer fra, som kan hjælpe os med at stoppe det.”
Til at løse dette mysterium, Agarwal og hans kolleger oprette et eksperiment for at optage dråber falde ned i en beholder med vand ved hjælp af en ultra-high-speed kamera, en mikrofon, og en hydrofon med en følsomhed (en mikrofon, der virker under vandet). Baseret på tidligere arbejde, forskerne allerede vidste, at når en dråbe vand rammer en overflade, dens inerti skaber både en luftboble og en luft hulrum. Air cavity hurtigt tilbage på grund af overfladespænding, og det skaber en stigende kolonne af væske. Hastigheden af recoil er, hvad der forårsager den lille luftboble at få fanget nedenunder. I løbet af de år, videnskabsfolk regnede med, at “plink” lyden blev enten som følge af virkningen i sig selv, resonans af den vibrerende hulrum, eller lydbølger breder sig langs vandoverfladen. Men som bemærket, er ingen af disse ideer blev aldrig bevist eksperimentelt.
Men de nye observationer foretaget af Agarwal team viste, at ingen af disse ting, de indledende splash, dannelse af hulrum, eller stråle af væske, der produceres nogen lyde af konsekvens. I stedet, kilden til “plink” kommer fra den indesluttede luft boblen selv.
“Ved hjælp af high-speed kameraer og høj følsomhed mikrofoner, vi var i stand til direkte at iagttage svingning [dvs vibrationer] af luft boblen for første gang, viser, at luftbobler er den afgørende faktor for både den undersøiske lyd, og den karakteristiske luftbårne ‘plink” med lyd”, sagde Sam Phillips, der er medforfatter på den nye undersøgelse. “Men den luftbårne lyd er ikke blot den undersøiske sound field spredning til overfladen, som det havde været tidligere troet.”
Diagram, der viser boble vibrationer (røde pile), der er involveret i at producere et drop lyd. Illustration: S. Phillips et al., 2018/Videnskabelige Rapporter
Faktisk, for at producere en lyd, der er højt nok til at køre os batty op om natten, den indesluttede luft boble behov for at være tæt på bunden af hulrummet. Den boble, så vibrerer mod den overflade, som et stempel, kørsel lyder bølger i luften. Og ind i dit øre.
Forskerne fandt også, at ændringer i den overfladespænding af den flydende overflade, som kan stoppe eller mindske lyden. Så for dem af jer, med en utæt vandhane, din bedste chance er at tilføje en smule opvaskemiddel til, hvad beholderen er at fange det vand der drypper. Enkel. Hvem har brug for en dyr blikkenslager, når du har fået fluid dynamik til din rådighed?
[Videnskabelige Rapporter]