Делаем огненную трубу или трубу Рубенса

Содержание

Обзор [ править ]

Отрезок трубы перфорирован по верху и герметизирован с обоих концов — одно уплотнение прикреплено к небольшому динамику или генератору частоты, а другое — к источнику горючего газа (баллон с пропаном). Труба наполняется газом, и газ, вытекающий из перфорационных отверстий, зажигается. Если используется подходящая постоянная частота, внутри трубки может образоваться стоячая волна. Когда динамик включен, стоячая волна будет создавать точки с колеблющимся (более высоким и низким) давлением и точки с постоянным давлением (узлы давления) вдоль трубки. Там, где есть колебательное давление из-за звуковых волн, меньше газа будет выходить из перфорационных отверстий в трубке, и пламя будет ниже в этих точках. В узлах давления пламя выше. В конце трубки скорость молекулы газа равна нулю, а колебательное давление максимально,при этом наблюдается слабое пламя. Длину волны можно определить по минимуму и максимуму пламени, просто измерив с помощью линейки.

Объяснение

Поскольку усредненное по времени давление одинаково во всех точках трубы, непросто объяснить различную высоту пламени. Высота пламени пропорциональна потоку газа, как показано на рисунке. На основе Принцип Бернулли, поток газа пропорционален квадратному корню из разности давлений внутри и снаружи трубы. Это показано на рисунке для трубки без стоячей звуковой волны. Исходя из этого аргумента, высота пламени нелинейно зависит от местного, зависящего от времени давления. Среднее во времени значение потока уменьшается в точках с колеблющимся давлением, и, следовательно, уменьшается пламя.

Высота пламени на трубке Рубенса (без стоячей звуковой волны) для различных потоков природного газа. Пунктирная линия соответствует линейной аппроксимации.

Корень квадратный из разности давлений внутри и снаружи трубки Рубенса (без стоячей звуковой волны) для различных потоков природного газа. Пунктирная линия соответствует линейной аппроксимации.

Публичные дисплеи

Трубка Рубенса была выставлена в Исследовательский в Бристоль, Англия пока он не закрылся в 1999 году. Подобная выставка с использованием бусинок из полистирола вместо пламени, изображенная на Ат-Бристоль научный центр до 2009 года. Учащиеся лепят модели трубки Рубенса на школьной научной выставке.

Этот дисплей также есть на физических факультетах ряда университетов.У ряда физических шоу также есть один, например: Фонд Рино. (Нидерланды), Fysikshow Aarhus (Дания), Fizika Ekspres (Хорватия) и ÅA Physics show (Финляндия).

В Разрушители легенд также включили демонстрацию своего эпизода «Voice Flame Extinguisher» в 2007 году. В Daily Planetвеличайшее шоу на свете, провел конкурс, в рамках которого пять канадских научных центров соревновались за лучший эксперимент / выставку научного центра. Научный центр Эдмонтона (Telus World of Science) использовал трубку Рубенса и выиграл конкурс. Специальное предложение было снято 10 октября 2010 года. Тим Шоу в шоу Street Genius на канале National Geographic также снялся в эпизоде 18 «Волна огня».

Исполнитель Эмер О’Брайен использовали трубки Рубенса как основу для звуковая скульптура представлена на ее выставке 2012 года Вернуться к нормальному на Wapping Project в Лондон.

2D труба Рубенса

Объяснение

Двухмерная трубка Рубенса состоит из множества разных частей. Сама основная часть — это прямоугольный стальной ящик, через который выводится пропан. Сталь обычно используется для изготовления рубанков на пиропатронах, потому что эта смесь может выдерживать огромное количество тепла и при этом сохранять свою структуру. В верхней части стальной плоскости просверлены отверстия для вывода пропана, который постоянно и медленно закачивается в стальной ящик. Вместо целого стального ящика некоторые конструкции пиропортов имеют деревянные стенки для поддержки стальной плоскости сверху. У пиробортов деревянного типа внутренняя часть ящика обычно покрыта каким-то термостойким материалом. мембрана это предотвращает утечку пропана внутри коробки.

По бокам стального ящика расположены динамики, которые вводят звук в содержащийся носитель. Скорость, с которой пропан выходит через отверстия в верхней части пиро-доски, зависит от интенсивности входящего звука. Это соотношение прямо пропорционально, что означает, что по мере увеличения интенсивности звука скорость выхода пропана увеличивается.

Поскольку среда внутри стального ящика поддерживается в постоянном объеме, может возникать стоячая волна. Частота, с которой может создаваться стоячая волна, во многом зависит от физических размеров ящика и длины волны. Поскольку пиро-доски различаются по размерам, каждая доска имеет свои уникальные частоты, на которых может образовываться стоячая волна.

Как мы делали Трубу Рубенса

Несколько лет назад в «Разрушителях мифов» Адам и Джемми сооружали «Трубу Рубенса». Это было так зрелищно и прикольно, что я очень им позавидовал. Ну а теперь, когда подвернулась возможность построить нечто подобное, удержаться от соблазна было невозможно.

Проба пера

Мы все думали, с чего начать строить эту конструкцию, и решили попробовать на миниатюрном образце. Под руку попалась пластиковая труба с диаметром около сантиметра. Мы конечно предполагали что она начнет плавиться, но для пробного запуска ее вполне должно было хватить. Чтобы труба не расплавилась сразу, в просверленные отверстия вставили небольшие отрезки тоненькой медной трубки.

К одному краю трубы подсоединили шланг, идущий к балону с газом. Второй конец трубы прислонили к отверстию для полифонического динамика айфона и загерметизировали пластилином. После подачи газа в трубу с выключенным звуком, у нас получилась газовая горелка. Сразу после включения мелодии огонь начал вырываться из трубок под ритм музыки, а местами из языков пламени получалось что-то волнообразное. Но минут через 10 наша труба начала плавиться.

Полномасштабный образец

Взяв алюминиевую трубу диаметром 5 см, просверлили в ней миллиметровые отверстия через каждый сантиметр. Чтобы подключить шланг от газового баллона, сделали переходник из пластиковой воронки. Посадили переходник на трубу при помощи термо-герметика. Решили использовать колонку с 25-ватным динамиком, сопоставимую с размерами трубы. Здесь пригодилась ответная часть воронки также в качестве переходника. При помощи термопистолета герметично прикрепили воронку к динамику. Этот клей — очень удобное средство, когда нужно соединить две пластиковые детали, чтобы потом разъединить их без повреждения. После этого принялись за баллон с газом. В первой версии «Трубы Рубенса» подачу газа регулировали кривым способом, что не позволяло делать точную настройку. К нашему баллону прилагалась насадка с пьезоэлементом, но подключить к ней шланг не было возможности. Пришлось пустить насадку в расход и переделать ее под наши нужды. Мы прислонили трубу к динамику, а другой конец подключили к газовому баллону. В качестве генератора звуковой волны использовали ноутбук. После подачи газа подожгли.

Регулировка

Огненная светомузыка

А когда включили музыку, стало совсем красиво. Пока радовались этому зрелищу, у нас загорелась стопка бумаги, лежащая неподалеку 🙂 Это заставило нас переместиться в более просторное помещение, чтобы продолжить любоваться музыкальным «камином».

Труба рубенса своими руками

То, что мы привыкли считать за кремень в зажигалке, далеко не кремень. Он состоит на тридцать процентов из железа и на семьдесят процентов из церия, который и дает искру.

Наши спонсоры

Труба Рубенса – устройство для визуализации стоячих звуковых волн. Представляет собой металлическую трубу с небольшими отверстиями по всей её длине. Чем больше отверстий будет в трубе Рубенса, тем качественней получится картина стоячей звуковой волны.

Популярные статьи Панно "

Немного теории

Звуковая волна, распространяясь в упругой среде (например, в воздухе), создаёт области повышенного и пониженного давления, чередующиеся друг с другом. При этом, звуки разной высоты, создают разные по длине волны (длина волны – расстояние между двумя областями с повышенным или пониженным давлением). Эти волны распространяются, накладываются друг на друга, отражаются от различных поверхностей и со временем затухают.

Похожую картину вы можете увидеть, стоя на берегу озера и наблюдая за волнами на воде в ветреную погоду (в данном случае, гребни волн будут являться областями с повышенным давлением, а «впадины» — областями с пониженным давлением).

Так как же работает труба Рубенса?

С одной стороны, в трубу подаётся газ, а с другой стороны находится источник или генератор звуковых волн. Попадая в трубу, волна спокойно доходит до конца трубы, отражается и возвращается обратно, накладываясь на такую же встречную звуковую волну. В случае, если волна попадёт в одну фазу со встречной волной (гребень совпадет с гребнем или впадина совпадет с впадиной), произойдёт значительное усиление её амплитуды (т.е. в областях в повышенным давлением оно станет ещё выше, а в областях с пониженным – ещё ниже). Такая волна называется стоячей, так как со стороны она выглядит совершенно неподвижной.

Если в это время в трубе будет газ, то он начнёт выходить из отверстий в трубе. При этом наиболее активно он будет выходить из отверстий, расположенных над областями высокого давления, а наименее активно – из отверстий над областями пониженного давления. Осталось лишь поджечь газ, выходящий из отверстий, и языки пламени изобразят форму стоячей звуковой волны, образовавшейся в трубе Рубенса.

Замена трубы в бане в верхней пышме
Туалет в доме на даче с канализацией своими руками
Как повесить кронштейн в ванной
3932800h унитаз подвесной euro ceramic безободковый с грязеотталкивающим покрытием 54х37 белый
Набор сантехнический 8 для ремонта смесителей вентилей 34 шт б колец