لوله روبنس؛ کشف جالب فیزیک دان آلمانی، عکس - مجله بوشهری ها

لوله روبنس (Rubens tube) که به نام لوله شعله و لوله شعله موج ایستاده نیز شناخته می گردد، دستگاهی برای نمایش این است که امواج صوتی اصولا امواج فشاری هستند. لوله روبنس را می توان یک نسخه قدیمی از دستگاه اُسیلوسکوپ (نوسانگر) در نظر گرفت که با یاری شعله های آتش، ارتباط بین امواج صوتی و فشار صوتی را نشان می دهد.

تاریخچه

لوله روبنس در سال 1905 به وسیله فیزکدانی آلمانی به نام هاینریش روبنس (Heinrich Rubens) اختراع شد. روبنس استاد دانشگاه برلین بود و قصد داشت امکان استفاده از آتش به عنوان ابزاری برای مرئی ساختن امواج صوتی را آنالیز کند.

دستگاه اصلی شامل لوله ای چهار متری با 200 سوراخ با قطر مساوی می شد که این سوراخ ها به طور یکنواخت در طول لوله ایجاد شده بودند. دو انتهای لوله مهر و موم شده بود و گازی قابل اشتعال به درون آن پمپ می شد. با توجه به این که راه فراری دیگری وجود نداشت، گاز از سوراخ های موجود در لوله خارج می شد و با مشتعل کردن آن شعله هایی با ارتفاع مساوی شکل می گرفت.

سپس یک بلندگو به یک انتهای دستگاه متصل می شد و با پخش صدا ارتفاع شعله ها تغییر می کرد که نشان دهنده اختلاف فشار در لوله به علت امواج صوتی بود.

چگونه کار می نماید

بر اساس علم فیزیک، صداهایی که می شنویم، ارتعاشات شنیداری هستند که برای حرکت به یک واسطه یا ماده احتیاج دارند. در لوله روبنس، امواج صوتی که به عنوان نمونه از موسیقی می شنویم، به وسیله گاز قابل اشتعال درون لوله حرکت می نمایند.

زمانی که گاز قابل اشتعال را درون لوله مهر و موم شده پمپ نموده و گاز خروجی از سوراخ ها را مشتعل می کنیم، شعله های معمولی با مقدار یکسان را مشاهده می کنیم. اگرچه این شعله ها سوسو می زنند و به آرامی حرکت می نمایند، اما تفاوت چشمگیری با هم ندارند.

همانطور که صدا در طول لوله حرکت می نماید، منطقه ها فشار موضعی ایجاد می شوند. در منطقه ها پر فشار، گاز با سرعت بیشتری خارج شده و ارتفاع شعله ها بلندتر و در منطقه ها کم فشار شرایط برعکس است. این منطقه ها پر و کم فشار به وسیله امواج صوتی که به وسیله گاز حرکت می نمایند، شکل می گیرند. این همان چیزی است که الگوی ارتفاع شعله ها و موج صوتی مرئی در قالب شعله های آتش را ایجاد می نماید.

227227