Foto: Doladimej/Wikimedia
Het is verleidelijk om te denken dat de “plink” geluid geproduceerd door een vallende waterdruppel op een oppervlak van de vloeistof wordt veroorzaakt door de druppel zelf, maar nieuw onderzoek wijst op een onverwachte bron van dit bekende, maar toch irritant geluid. Opwindend, de onderzoekers hebben ook vastgesteld dat een nette hack om het te stoppen.
Het geluid dat geproduceerd wordt wanneer een water druppel raakt een vloeistof oppervlak wordt veroorzaakt door de trillende bewegingen van een kleine luchtbel gevangen onder het wateroppervlak, volgens nieuw onderzoek dat vandaag wordt gepubliceerd in de Rapporten van de Wetenschap.
Lijkt raar, we zijn alleen leren dit nu, maar het is een mysterie dat is omstreden wetenschappers al meer dan honderd jaar. Terug in 1908, Amerikaanse wetenschapper Arthur Worthington uitgevoerd zijn “Studie van Spatten,” die de vroegst bekende foto ‘ s van de druppel effecten. Zijn werk grote belangstelling gewekt, en door de jaren 1920 wetenschappers onderzochten de merkwaardige geluiden geproduceerd door waterdruppels. Vele theorieën werden voorgesteld over de jaren te verklaren met de kenmerkende “plink” geluid, maar geen experimentele studies waren in staat om te bevestigen dat de verschillende hypothesen.
“Er is veel werk gedaan op het fysieke mechanisme van een druppelende kraan, maar niet erg veel gedaan op het geluid,” Anurag Agarwal, een onderzoeker op de Afdeling Engineering aan de Universiteit van Cambridge en de hoofdauteur van het nieuwe onderzoek, zei in een verklaring. “Maar dankzij de moderne video-en audio-technologie, kunnen we eindelijk te weten waar het geluid vandaan komt, dat ons kan helpen om het te stoppen.”
Om dit op te lossen mysterie, Agarwal en zijn collega ‘ s het opzetten van een experiment te nemen druppels vallen in een tank water met behulp van een ultra-high-speed camera, een microfoon en een hydrofoon met een gevoeligheid (een microfoon die werkt onderwater). Op basis van eerdere werk, wisten de onderzoekers al dat wanneer een water druppel raakt een oppervlak, zijn inertie zorgt voor zowel een luchtbel en een luchtspouw. De luchtspouw snel terugslag door de oppervlakte spanning, en dit produceert een stijgende kolom van de vloeistof. De snelheid van de recoil is wat de oorzaken van de kleine luchtbel te komen te zitten onder. De loop van de jaren, wetenschappers dachten dat de “plink” geluid werd veroorzaakt, hetzij door de klap zelf, de resonantie frequentie van de trillende holte, of geluidsgolven verspreiden langs het water oppervlak. Maar, zoals gezegd, geen van deze ideeën waren ooit experimenteel bewezen.
Echter, de nieuwe waarnemingen gedaan door Agarwal het team toonde aan dat geen van deze dingen, de eerste, de splash, de vorming van de spouw, of de straal van de vloeistof, geproduceerd geluiden van de gevolgen. In plaats daarvan, de bron van de “plink” komt van de gevangen luchtbel zelf.
“Met behulp van high-speed camera’ s en een hoog-gevoelige microfoons, we waren in staat om direct te observeren de trilling [d.w.z. de trillingen van de lucht voor de eerste keer, waaruit blijkt dat de luchtbel is de belangrijkste driver voor zowel de onderwater geluid, en de kenmerkende lucht ‘plink’ geluid,” zei Sam Phillips, co-auteur van de nieuwe studie. “Echter, het luchtgeluid, is niet alleen het onderwater geluid veld verspreidt zich naar het oppervlak, zoals voorheen werd gedacht.”
Diagram van de bubble trillingen (rode pijlen) die betrokken zijn in het produceren van een infuus geluid. Illustratie: S. Phillips et al., 2018/Wetenschappelijke Rapporten
Inderdaad, om te produceren een geluid dat is luid genoeg om ons batty ‘ s nachts, de gevangen luchtbel moet worden dicht bij de bodem van de holte. De bubble dan trilt tegen de ondergrond, zoals een zuiger, rijden geluiden van de golven in de lucht. En in uw oor.
De onderzoekers vonden ook dat verandert de oppervlaktespanning van de vloeistof op het oppervlak kan stoppen of verminderen van het geluid. Dus voor degenen onder u met een lekkende kraan, uw beste inzet is om het toevoegen van een beetje afwasmiddel om welke container is het vangen van de druppelt het water. Eenvoudig. Die heeft een dure loodgieter bij u hebt fluid dynamics tot uw beschikking?
[Wetenschappelijke Rapporten]