Звук капающей воды: Скачать звук капающей воды

Содержание

Почему капля воды при падении издает звук? И откуда именно он исходит?

Александр Дубов

Редактор

Мнение редакции может не совпадать с мнением автора

Вероятно, любой человек знает, как могут раздражать звуки капающей воды из неплотно закрытого крана — особенно в ночной тишине, когда так хочется спать. Но что делает эти звуки такими громкими, и как именно они рождаются? Чтобы ответить на этот вопрос, физикам потребовались довольно непростые эксперименты. О том, как была разгадана тайна звука капающей воды, N + 1 рассказывает совместно с проектом Яндекс.Кью.

Столкновение капель воды с поверхностью жидкости — довольно сложный процесс. Сначала при падении капли на поверхности образуется воздушный карман, иногда сопровождаемый формированием жидкой пленки и некоторого количества брызг. После этого воздушная воронка постепенно схлопывается, а образовавшийся при этом пузырь газа продолжает свое движение в жидкости. Количество брызг, размер и форма образующихся воздушных полостей в течение этого процесса зависят, в первую очередь, от вязкости, скорости и количества падающих капель. Американские ученые даже ввели для определения формы образующихся воздушных пузырьков новый безразмерный параметр — «число матрешки» (отношение времени схлопывания воздушной полости к частоте падения капель на поверхность).

Капля при падении производит характерный звонкий капающий звук. Определить источник этого звука физики пытаются уже практически целый век, однако большинство работ на эту тему были теоретическими и подкреплялись лишь грубыми экспериментальными наблюдениями. С достаточной точностью провести эксперимент ученым удалось совсем недавно благодаря появлению высокоскоростной записи видео и звука.

Британские физики под руководством Питера Джордана решили не только посмотреть на то, что происходит с каплями при столкновении с поверхностью, но и внимательно послушать сопровождающие это столкновение звуки. Ученые использовали два типа микрофонов — надводный и подводный, а изменение формы поверхности снимали с нескольких разных ракурсов с частотой 30 тысяч кадров в секунду. Капля диаметром 4 миллиметра падала на водную поверхность со скоростью 1,29 метра в секунду, в результате чего на поверхности формировалась газовая полость, от которой затем отрывался небольшой пузырек воздуха и продолжал двигаться вниз.

Оказалось, что звучать эта система начинала ровно в тот момент, когда происходил отрыв пузырька воздуха от водной поверхности. После этого звук продолжался в течение нескольких миллисекунд и постепенно затухал, когда пузырек отдалялся от поверхности на достаточное расстояние, а форма его поверхности практически переставала колебаться.

Наблюдения подтвердили гипотезу, что источник звука при падении капли — резонансное колебание поверхности газового пузырька, образовавшегося в жидкости. Данные о частоте звукового сигнала, записанного с помощью обоих микрофонов, ученые сравнили с данными теоретической модели. Несмотря на качественное согласие экспериментальных данных с теоретическими, отличия оказались довольно заметными и в некоторых случаях достигали 40 процентов.

По словам ученых, это отличие связано с неучтенным взаимодействием между колебаниями поверхности пузырька и колебаниями поверхности полости непосредственно над ним. Если раньше считалось, что источником звуковой волны служат только колебания поверхности пузырька, волна от которых распространяется сквозь воду и попадает в воздух через невозмущенную межфазную поверхность вода-воздух, то сейчас ученые предложили похожий, но немного отличный механизм. Когда пузырек только образовался, колебания его поверхности вызывают колебания той же частоты на поверхности воздушной полости, от которой он оторвался. Это происходит в результате потоков несжимаемой жидкости в тонком зазоре между двумя поверхностями. Как только пузырек отдаляется на достаточное расстояния, передача колебаний прекращается.

Предложенную гипотезу физики описали теоретически и показали, что предложенный механизм действительно позволяет более точно описать полученные экспериментальные данные. По словам авторов работы, впервые проведенное экспериментальное исследование механизма возникновения звука капания может быть в дальнейшем использовано для улучшения систем определения силы ливня, а также для более достоверного озвучивания дождя в фильмах или компьютерных играх.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Найден способ борьбы с одним из самых раздражающих звуков

Наука

5055

Поделиться

Порой протекающий кран может становиться причиной бессонных ночей. Методично падающие капли издают громкий и почти необъяснимо раздражающий звук, мешающий человеку уснуть и едва ли не сводящий его с ума. При этом зачастую ученых интересует не только «психологический» аспект данного процесса, но и сами причины, заставляющие небольшие капли издавать громкий и характерный «кап». Этому оказалось посвящено недавнее исследование специалистов из Кембриджского университета.

Специалисты использовали высокоточное оборудование для видео- и аудиозаписи, чтобы выяснить, что звук капающей воды вызывает не само по себе падение капли на поверхность жидкости, а пузырёк воздуха, который в этот момент в жидкость попадает. Он продолжал двигаться вниз после того, как плёнка поверхностного натяжения, долю секунды «разделяющая» каплю и поверхность воды, разрушалась. Колебание поверхности этого пузырька, как показало исследование, является причиной появление легко узнаваемого звука. При этом специалисты обратили вниание на большую роль взаимодействия между колебаниями пузырька и поверхности воды над ним — как утверждается, в существовавших ранее теоретических моделях это взаимодействие учитывалось недостаточно, из-за чего они оказались не вполне точны.

Как говорят сами учёные, во время проведения своего исследования они не стремились к тому, чтобы полученные результаты имели какое-либо практическое применение. Тем не менее, как минимум, в одном отношении открытие может оказаться полезным. Исследование показало, что появление раздражающего звука можно предотвратить, если изменить поверхостное натяжение жидкости, в которую попадает капля. «В домашних условиях» этого можно достигнуть, добавив в воду на дне раковины жидкое мыло или моющее стредство.

Помимо этого, специалисты допускают, что их работа позволит получить более реалистичные звуки падения капель при озвучке фильмов и компьютерных игр, а вероятно, даже поможет точнее оценивать интенсивность тропических ливней.

Подписаться

Авторы:

Что еще почитать

Что почитать:Ещё материалы

В регионах

  • Зерновая сделка приостанавливается из-за теракта в Севастополе

    49644

    Крым

    Фото: Pixabay.com

  • «У девочки началась истерика»: что творилось в момент обстрела автобуса в Пскове

    Фото

    37984

    Псков

    Светлана Пикалёва

  • Уже 15 погибших: число жертв в развлекательном центре «Полигон» продолжает расти

    Фото

    19679

    Кострома

  • Минобоpоны РФ: Севастополь атаковали 9 летательных и 7 морских дронов

    17512

    Крым

    фото: crimea. mk.ru

  • Виновником пожара в костромском «Полигоне» оказался военнослужащий из Екатеринбурга?

    14721

    Кострома

  • Глава Ярославской области рассказал ярославцам, что делать с полученными повестками

    11437

    Ярославль

В регионах:Ещё материалы

Звук капающей воды из крана «Плинк», объяснение нового исследования

Плинк. Плинк. Плинк.

Это звук капель воды, падающих одна за другой, возможно, из протекающего крана или через треснувший потолок. Такой звук может не давать вам спать всю ночь.

Инженер Кембриджского университета Анураг Агарвал чувствует вашу боль. Находясь в гостях у друга в Бразилии в 2016 году, Агарвал не мог игнорировать воду, которая неуклонно капала через прохудившуюся крышу и попадала в ведро внизу. «Это был дождливый период, и падение было обильным», — говорит он.

В равной степени раздраженный и заинтригованный, Агарвал начал задаваться вопросом, как падающие капли издают свои характерные звуки — объяснение, которого у науки не было. Это не могло быть просто ударом; Агарвал отмечает, что если стукнуть кулаком по столу, то получится шум, но «у него нет такого музыкального качества».

В 2017 году Агарвал задал этот вопрос в студенческую лабораторию Кембриджа, где использовались высокоскоростные камеры, подводный микрофон и микрофон на суше, чтобы точно зафиксировать, когда и как падает капля воды. 0003 звонит.

В момент удара капля не издает звука. Но всего через несколько миллисекунд после удара капля образует полость, которая отскакивает и образует небольшой столбик жидкости. Затем быстрая отдача создает небольшой воздушный пузырь, захваченный водой, который отвечает за плинк . Пузырь колеблется 5000 раз в секунду, что заставляет воду вибрировать и издавать культовый раздражающий звук.

Распознаваемый плинк возникает только тогда, когда капля воды попадает в воду; приземление на сухую деревянную поверхность оставляет только глухой стук. Агарвал также обнаружил, что мыльная вода не позволяет воздушному пузырю колебаться достаточно хорошо, чтобы капля достигла плинк.

Агарвал и его исследовательская группа опубликовали свои выводы в журнале Scientific Reports . Он считает, что лучшее понимание того, как капли создают шум, однажды поможет звукорежиссерам видеоигр и фильмов лучше воспроизвести звук воды, падающей в ведро, но отмечает, что это исследование было проведено в основном из любопытства.

Его другая мотивация? Наконец-то зная, «что [мы] можем сделать, чтобы избавиться от этого».

Читать далее

15 знаковых изображений из архива National Geographic

  • Фотография

15 культовых изображений из архива National Geographic

Более 115 лет назад National Geographic опубликовал свой первый фоторепортаж и никогда не оглядывался назад. Эти недавние изображения взяты из архива National Geographic и прославляют силу современной фотографии.

Черная канадская рысь впервые замечена

  • Животные

Черная канадская рысь впервые замечена

Темношерстная кошка имеет генетическое заболевание, называемое меланизмом, которое наблюдается примерно у трети кошек , но не ранее у этого вида.

Эксклюзивный контент для подписчиков

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эра собачьих бегов в США подходит к концу будет исследовать красную планету

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу

Узнайте, как люди представляли себе жизнь на Марсе на протяжении всей истории будет исследовать красную планету

Почему люди так одержимы Марсом?

Как вирусы формируют наш мир

Эпоха собачьих бегов в США подходит к концу

Узнайте, как люди представляли себе жизнь на Марсе на протяжении всей истории

Узнайте, как новый марсоход НАСА будет исследовать красную планету , или совершенно непредсказуемый капающий звук может довести практически любого домовладельца до отчаяния.

Раздражение разочарования может показаться еще более невыносимым, когда кажется, что звук не имеет очевидной причины, что значительно усложняет устранение и устранение этой основной проблемы.

Как только вы узнаете некоторые из наиболее распространенных типов шумов, связанных с капанием воды, и причины, по которым они возникают, вы будете чувствовать себя более уверенно, рассказывая о проблеме своему сантехнику и получая надлежащий уход за ней. Рассмотрите следующие четыре возможные причины звуков капающей воды, связанных с сантехникой.

1. Протекающий кран

Протекающий кран может издавать достаточно шума, чтобы не давать вам и вашим близким спать или отвлекать вас от дневных дел. В то же время он может звучать настолько тихо и рассеянно, что вы не можете определить местонахождение виноватого крана, или он может капать так медленно, что вы никогда не увидите вытекающей воды.

Капать из крана могут различные механические проблемы. Иногда утечка происходит в нижней части носика в результате выхода из строя уплотнительного кольца, которое больше не герметизирует должным образом. Коррозия внутри крана может изменить форму его впускных отверстий, нарушая работу внутренних уплотнений. Минеральный налет также может повлиять на работу уплотнения.

К счастью, опытный сантехник может относительно легко определить и устранить эти проблемы с утечкой. В то время как накопление минеральной накипи может помочь в тщательной очистке, вашему сантехнику, скорее всего, потребуется заменить неисправное уплотнение. Иногда замена всего смесителя является самым простым и эффективным решением.

2. Проблемы с туалетным бачком

Вы можете думать о проблемах с туалетом в основном с точки зрения катастрофических засоров или переливов. Тем не менее, более тонкие проблемы также могут привести к тому, что в остальном функциональный туалет будет издавать сводящие с ума звуки капания. Если вам кажется, что звуки исходят из ванной комнаты (но раковина в ванной не протекает), подозревайте этот прибор.

Из бачка унитаза часто исходят звуки капель. Иногда в стареющей переливной трубе образуется трещина, которая проходит ниже линии заполнения бачка унитаза. Когда это произойдет, вы услышите капающий звук, когда лишняя вода стекает в чашу. Неправильно установленная заслонка также может способствовать постоянному капанию воды.

Сантехники диагностируют точную причину этой проблемы, сняв крышку бачка унитаза и смыв унитаз. они могут обнаружить признаки утечки в трубке, неисправности заслонки и проблемы, препятствующие подъему шарового поплавка до линии наполнения. Решения могут включать регулировку цепи заслонки или замену изношенной детали.

3. Трещины в трубах

В ваших стенах может скрываться капающий звук, происхождение которого неизвестно. Хотя эта проблема может быть вызвана многими в основном безобидными причинами, она также может указывать на утечку. Треснувшая труба, которая протекает, может привести к структурным повреждениям (и резкому увеличению счета за воду), если вы не устраните проблему в кратчайшие сроки.

Шум капель, который вы слышите, может быть вызван движением, сотрясением или вибрацией самих труб. Например, изменения температуры, вызывающие тепловое расширение, могут вызвать постукивание, тиканье или капание труб. Ненормальное давление воды или воздуха в трубах также может создавать такие звуки.

Если вы считаете, что звуки капания исходят из-за стены или потолка, немедленно обратитесь к сантехнику. Этот эксперт может поймать и устранить небольшую утечку, прежде чем она станет большой. Установка клапана регулировки давления счетчика воды или амортизирующего устройства, называемого воздушным разрядником, может остановить звуки, связанные с вибрацией.

4. Медленный слив

Вам не обязательно иметь поврежденную сантехнику, чтобы услышать раздражающий капающий звук из нее. Во многих случаях эти звуки могут быть вызваны медленным сливом воды, особенно если вы недавно использовали рассматриваемое устройство. Например, забитый слив в душе может собирать воду, замедляя скорость ее удаления и заставляя ее капать, а не течь.