Ученые из Кембриджского университета разобрались с процессом звукообразования в свистке кипящего чайника. По их словам, таким образом им удалось решить 100-летнюю физическую проблему, поставленную в "Теории звука" Джона Уильяма Стретта, известного как Лорд Рэлей.
Статья исследователей появилась в журнале Physics Of Fluids. Краткое изложение работы приводится на сайте университета, передает ЛентаРу.
В рамках исследования ученых интересовал ток в камере, представляющей собой широкий цилиндр с дырками в основаниях. Исследователи провели серию экспериментов (в общей сложности работа заняла четыре года), после чего построили две модели, описывающие возникновение звука. Эти модели применимы для разных чисел Рейнольдса Re - одна для Re < 2000, другая для Re > 2000.
Числа Рейнольдса являются важной безразмерной характеристикой тока. В данной конкретной задаче числа зависят от физических свойств жидкости или газа, формы и свойств свистка и прочих факторов. Однако если ограничиться паром и свистком конкретной формы, то с большой долей достоверности можно считать, что числа Рейнольдса зависят от скорости тока.
Как оказалось, при скорости ниже критической, источником звука являются колебания застрявшего между двумя пластинами воздуха. Похожий механизм, по словам ученых, отвечает за возникновение звука в бутылке, в которую дуют в горлышко (соответствующая математическая модель называется резонатором Гельмгольца). Примечательным фактом является то, что в достаточно широком диапазоне скоростей тональность возникающего звука постоянна. При этом тон определяется физическими характеристиками самого свистка.
28.10.2013 03:11