Фото: Reuters
Ученые верят в широкое применение своих результатов
Исследователи из Кембриджского университета изучили процесс появления звука в свистке кипящего чайника, пишет издание Physics Of Fluids.
По мнению ученых, подобным образом они сумели решить 100-летнюю физическую проблему, которую поставил в Теории звука Джона Уильяма Стретта, известного как Лорд Рэлей.
В рамках анализа физиков интересовал ток в камере, которая является широким цилиндром с дырками в основаниях. Исследователи провели серию тестов (в общей сложности работа заняла четыре года), после чего очертили две модели, описывающие появление звука. Эти модели используются для разных чисел Рейнольдса Re - одна для Re < 2000, другая для Re > 2000.
Укажем, что числа Рейнольдса являются важной безразмерной характеристикой тока. В этой задаче числа зависят от физических параметров жидкости или газа, формы и свойств свистка и прочих факторов. Тем не менее, если ограничиться паром и свистком конкретной формы, то с большой долей вероятности можно полагать, что числа Рейнольдса зависят от скорости тока.
Как выяснилось, при скорости ниже критической, источником звука становятся колебания застрявшего между двумя пластинами воздуха. Аналогичный механизм, по мнению ученых, руководит возникновением звука в бутылке, которой дуют в горлышко (подобная математическая модель называется резонатором Гельмгольца).
Укажем, что важным фактом является то, что в достаточно широком диапазоне скоростей тональность появляющегося звука постоянна. При этом тон вызывается физическими характеристиками самого свистка.
По мнению ученых, вопреки кажущейся несерьезности их работы, она может быть использована во множестве случаев. Модель свистка, которую применили физики, подходит для исследования множества реальных физических процессов - к примеру, звуков в водопроводных трубах, системе вентиляции, автомобильных глушителях, фенах и так далее. Новые данные могут помочь избавиться от неприятных звуков, пообещали физики.