حل معمای 100 ساله سوت زدن کتری جوشان!

به گزارش خبرنگار شبکه مردمی اطلاع رسانی(شمانیوز)،ایسنا نوشت: این دانشمندان هم اکنون می توانند به مهندسان در متوقف کردن سوت زدن ناخواسته و نامطلوب ماهیت مشابه لوله کشی خانگی یا اگزوزهای آسیب دیده خودرو کمک کنند.

سوت زدن می تواند در تمامی انواع موقعیت ها و هر ساختاری که شامل جریان هوای مشابه حالت سوت زدن کتری باشد، رخ دهد.

لوله های درون یک ساختمان مثالی بارز از این دست است و اثرات مشابه نیز در درون سیستم های اگزوز وسایط نقلیه آسیب دیده مشاهده می شود و با درک منشا این سوت می توان از چنین شرایط ناخوشایندی رهایی یافت.

دکتر آنوراگ آگاروال به همراه راس هنری وود نشان دادند چگونه صوت هنگام بالاآمدن جریان بخار از لوله ایجاد می شود.

آن ها دو مکانیسم جداگانه را کشف کردند که نه تنها صدا ایجاد می کنند، بلکه به طور خاصی موجب سوت زدن کتری و نه تولید صدایی می شود که در دیگر آیتم های خانگی از قبیل سشوار رخ می دهد.

سوت کتری شامل دو پلیت (صفحه) است که به یکدیگر چسبیده اند و حفره ای را شکل می دهند. هر دوی این صفحات دارای روزنه هایی در وسط هستند که به بخار امکان عبور می دهد.

گرچه صدای یک کتری توسط تغییرات ایجادشده در شکل گیری بخاری که در تلاش برای فرار است، ایجاد می شود، دانشمندان دهه ها در تلاش برای درک فرایند شکل گیری این صوت بوده اند.

هنری وود و آگاروال فعالیت خود را با ایجاد مجموعه ای از سوت های کتری ساده شده با سرعت های مختلف آغاز کردند و صدای تولیدشده را ضبط می کردند.

این امر به آن ها امکان طراحی فرکانس و بزرگی صدا را می داد و داده های تحلیل شده نیز امکان شناسایی مسیرها را فراهم می کرد.

در نهایت، این محققان از تکنیک دو میکروفون برای تعیین فرکانس داخل لوله استفاده کردند.

نتایج نشان داد که بالاتر از سرعت جریان خاص، خود صدا توسط حفره های کوچک (نواحی دارای جریان در حال چرخش) تولید می شود که در فرکانس های خاص می تواند صوت تولید کند.

زمانی که بخار از لوله کتری بالا می آید، با حفره ای در آغاز صوت روبرو می شود که از خود لوله بسیار باریک تر است. این امر جریان بخار را هنگام ورود به فرایند سوت منقبض کرده و جتی از بخار خلق می کند که از خلال آن عبور می کند.

این جت بخار ماهیتا مانند جت آب ناشی از یک شیلنگ باغبانی که پس از طی مسافت خاص به قطرات کوچکی می شکند، بی ثبات است. در نتیجه، زمانی که جت به انتهای سوت می رسد، جت بخار دیگر ستون خالص نیست بلکه اندکی دچار اختلال شده است.

این بی ثباتی ها نمی تواند به طور کامل از ناحیه سوت فرار کند و زمانی که به دومین دیواره سوت برخورد می کنند، پالس فشار کوچکی را ایجاد می کنند.

این پالس موجب می شود بخار روزنه هایی را هنگام خروج از سوت شکل داده و این روزنه ها امواج صوتی را تولید می کنند.

هنری وود و آگارول همچنین توضیح می دهند که چرا این اثر، سوت و نه صدای دیگری را ایجاد می کند. علاوه بر این، آن ها نشان می دهند این مکانیسم به فرایند مشاهده شده در پیپ یا فلوت شباهت دارد.

بر اساس توضیحات ارائه شده، طی فرایندهای ایجاد صدا، یک فرکانس خاص در میان امواج صوتی غالب می شود، زیرا نت صدا توسط اندازه، شکل ورودی و طول لوله تعیین می شود و هرچه لوله طولانی تر باشد، نت پایین تر خواهد بود.

هنری وود و آگارول هم اکنون در حال مطالعه پروژه ای برای تولید دست خشک کن های با سرعت بالا و آرام تر هستند و بدین منظور چگونگی تولید صوت توسط جت هوای آزادشده این ابزار را بررسی می کنند.

جزئیات این مطالعه در The Physics Of Fluids منتشر شد.