Foto: Doladimej/Wikimedia
Es ist verlockend, zu denken, dass die “plink” Klang eines fallenden Wassertropfens auf einer flüssigen Oberfläche ist verursacht durch das droplet selbst, aber neue Forschung zeigt auf eine unerwartete Quelle von diesem vertraut, und doch ärgerlich, sound. Aufregend, die Forscher haben auch festgestellt, ein ordentliches hack, um es zu stoppen.
Der Klang, der erzeugt wird, wenn ein Wassertropfen trifft eine flüssige Oberfläche, verursacht durch die schwingenden Bewegungen eine kleine Luftblase gefangen unter der Oberfläche des Wassers, entsprechend der neuen Forschung veröffentlicht heute in der Wissenschaft Berichten.
Scheint komisch, wir sind nur zu lernen, dieses jetzt, aber es ist ein Geheimnis, das leidige Wissenschaftler seit über hundert Jahren. Zurück im Jahr 1908, US-amerikanische Wissenschaftler Arthur Worthington führte seine Studie “der Spritzer”, die produziert die frühesten bekannten Fotos von Wassertropfen Auswirkungen. Seine Arbeit stieß auf reges Interesse, und von den 1920er Jahren Wissenschaftler untersuchten die neugierigen Geräuschen von Wassertropfen. Viele Theorien wurden vorgeschlagen, die über die Jahre zu erklären, der markante “plink” Lärm, aber keine experimentellen Studien konnten bestätigen den verschiedenen Hypothesen.
“Eine Menge Arbeit getan wurde, auf die physikalischen Mechanismen, die einen tropfenden Wasserhahn, aber nicht sehr viel getan hat auf den sound,” Anurag Agarwal, Forscher am Department of Engineering an der Cambridge University und der führende Autor der neuen Studie, sagte in einer Erklärung. “Aber Dank moderner video-und audio-Technologie, können wir endlich herausfinden, wo genau der sound herkommt, die uns helfen können, ihn zu stoppen.”
Dieses Rätsel zu lösen, Agarwal und seine Kollegen ein experiment durchgeführt zu erfassen, die Tröpfchen fallen in einen Behälter, der Wasser mit einem ultra-high-speed-Kamera, einem Mikrofon und einem Hydrophon (ein Mikrofon, das funktioniert unter Wasser). Basierend auf früheren arbeiten, die Forscher wussten bereits, dass, wenn ein Wassertropfen trifft eine Oberfläche, seiner Trägheit schafft sowohl eine Luftblase und ein Luft-Hohlraum. Der Lufthohlraum schnell die Rückläufe aufgrund der Oberflächenspannung, und das erzeugt eine steigende flüssigkeitssäule. Die Geschwindigkeit der Rückstoß ist, was bewirkt, dass die kleinen Luftblasen zu verfangen darunter. Über die Jahre haben Wissenschaftler herausgefunden, dass die “plink” – sound war entweder verursacht durch die Auswirkungen selbst, die Resonanz des schwingenden Hohlraum-oder Schallwellen, die sich über die Wasseroberfläche. Aber wie gesagt, keine dieser Ideen wurde jemals experimentell nachgewiesen.
Doch die neuen Beobachtungen von Agarwal ‘ s team zeigte, dass keines dieser Dinge, die ersten Spritzer, die Bildung des Hohlraums, oder die jet-Flüssigkeit, produziert sounds, die der Konsequenz. Anstatt, die Quelle der “plink” kommt von der eingeschlossenen Luft Blase selbst.
“Mit high-speed-Kameras und high-sensitivity-Mikrofone, waren wir in der Lage, direkt zu beobachten, die Oszillation [d.h. Schwingungen] die Luft Blasen-das erste mal, die zeigen, dass sich die Luftblase ist ein Schlüsselfaktor, sowohl für den Unterwasser-sound und die unverwechselbare airborne “plink ” sound”, sagte Sam Phillips, der co-Autor der neuen Studie. “Allerdings, der Luftschall ist nicht einfach nur eine Unterwasser-sound-Feld-Ausbreitung auf der Oberfläche, wie zuvor gedacht.”
Das Diagramm zeigt die Blase Schwingungen (rote Pfeile), die in der Produktion eine Tropf-sound. Abbildung: S. Phillips et al., 2018/Wissenschaftliche Berichte
In der Tat, um zu produzieren ein sound, der laut genug ist, um uns zu fahren, batty bis in die Nacht, die eingeschlossene Luftblase muss sich in der Nähe der Unterseite der Kavität. Die Blase schwingt dann gegen die Oberfläche, wie ein Kolben, treibende sounds Wellen in die Luft. Und in Ihrem Ohr.
Die Forscher fanden auch, dass die Veränderungen der Oberflächenspannung der Flüssigkeit, Oberfläche stoppen kann oder verringern, wird der Klang. Also für diejenigen von Ihnen mit einem undichten Wasserhahn, ist Ihre beste Wette ist, um fügen Sie ein wenig Spülmittel, um was auch immer Behälter fangen das Wasser tropft. Einfach. Wer braucht eine teure Klempner, wenn Sie habe fluid dynamics zur Verfügung stehen?
[Wissenschaftliche Berichte]