ZVOLTE CÍLOVOU SKUPINU pro přehlednější zobrazení.

    Expozice

    Garant: 
    Bc. Kristýna Nová
    Anotace pro veřejnost: 
    Reproduktor vysílá zvuk do dlouhé píšťaly naplněné kapalinou. Když správně zvolíte výšku tónu a hlasitost, vytvoříte několik fontánek - míst, ve kterých bude kapalina vystřikovat směrem vzhůru. Zkuste odhalit, jak souvisí výška tónu s počtem fontánek a případně i to, proč vůbec kapalina začne vystřikovat. Pomohou vám k tomu okolní exponáty, které se věnují stejnému jevu - stojatému vlnění.
    Anotace pro SŠ: 
    Reproduktor vysílá zvuk do dlouhé píšťaly naplněné kapalinou. Když správně zvolíte výšku tónu a hlasitost, vytvoříte několik fontánek - míst, ve kterých bude kapalina vystřikovat směrem vzhůru. Studenti se zde mohou setkat s odrazem zvukové vlny, díky kterému může při určitých frekvencích vzniknout stojaté vlnění. To pak díky aerodynamickému paradoxu vytvoří ony fontánky. Experimentálně se tak potvrdí to, co předpokládá Bernoulliho rovnice.

    Anotace pro vysoké školy

    Reproduktor vysílá zvuk do dlouhé píšťaly naplněné kapalinou. Když správně zvolíte výšku tónu a hlasitost, vytvoříte několik fontánek - míst, ve kterých bude kapalina vystřikovat směrem vzhůru. Studenti se zde mohou setkat s odrazem zvukové vlny, díky kterému může při určitých frekvencích vzniknout stojaté vlnění. To pak díky aerodynamickému paradoxu vytvoří ony fontánky. Experimentálně se tak potvrdí to, co předpokládá Bernoulliho rovnice.

    Věda a technika v pozadí

    Exponát představuje variantu Kundtovy trubice, kterou k měření rychlosti zvuku ve vzduchu a v dalších plynech popsal August Kundt v roce 1866.

    Originální obrázek z Kundtova článku.
    Zdroj: commons.wikimedia.org. Public domain.

    Teorie

    Dlouhá průhledná trubice je částečně naplněná kerosinem (petrolejem). Vibrující reproduktor na jednom konci vytváří zvukové vlny, které střídavě zhušťují a zřeďují vzduch v trubici. Tyto podélné vlny putují od reproduktoru na konec trubice, kde se odráží a vrací se zpět. Pokud je délka trubice násobkem poloviny vlnové délky zvukového vlnění z reproduktoru, tak na druhém konci trubice dochází k odrazu vlnění zpět. V ostatních případech je zvuková vlna pohlcená a ke vzniku stojatého vlnění nedojde. 


    Odraz vlny na konci píšťaly. 
    Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.

    Jestliže k druhé straně trubice dospěl nejdříve vrch vlny a po něm důl, pak po odrazu je situace opačná. Nejdříve postupuje důl odražené vlny a teprve pak její vrch. Nastává zajímavý a velmi důležitý případ, kdy interferují (skládají se) dvě stejná vlnění – přímé a odražené, která postupují stejnou rychlostí opačnými směry. Vznikne vlnění stojaté. Průběh vlnění vytváří dojem ustáleného stavu, jako by vlna na vlákně stála a nepohybovala se. Vznikly body, které kmitají s největší amplitudou – kmitny, a body, které jsou stále v klidu – uzly.

    Při určité frekvenci (základní a jejím násobku) začne kerosin v určitých místech vytryskovat. Tyto výtrysky představují místa, kde jsou kmitny rezonujícího zvuku v trubici. Výtrysky se nachází v místech nejmenšího zhuštění.

    Zajímavost z historie:
    Exponát lze využít i k měření rychlosti zvuku. Poprvé se pokusil už v 17. století změřit rychlost zvuku ve vzduchu františkánský mnich Marin Mersenne. Jeho přítel střílel z kanónu a Mersenne ve větší vzdálenosti měřil čas mezi zábleskem u hlavně při výstřelu a okamžikem, kdy k němu dorazil zvuk výstřelu. Neměl však k dispozici přesné hodiny a tak  počítal údery vlastního srdce. Jeho odhad byl kolem 430 m/s.
    Francouzský vědec Henri Regnault v 19. století sestrojil důmyslný přístroj, v němž se otáčel pravidelnou rychlostí válec a zapisovač kreslil čáru na jeho povrchu. Zapisovač byl ovládán dvěma elektrickými obvody. Regnault vystřelil z pistole, která byla připojena k jednomu z obvodů. Zvuk z výstřelu zaregistrovala membrána, tím se obvod přerušil a zapisovač se posunul do nové pozice.  Obvod se následně propojil a zapisovač se vrátil do původní pozice. Regnault znal rychlost, se kterou se válec otáčel. Změřil vzdálenost mezi značkami a zjistil, jak rychle pokus proběhl. Naměřil rychlost zvuku ve vzduchu 1220 km/h.
    Rychlost zvuku ve vodě poprvé přesně měřili Jean-Daniel Colladon a Charles Sturm. Na Ženevském jezeře postavili v roce 1827 dvě loďky do vzdálenosti 13487 m. Speciální zařízení zároveň uhodilo do zvonu ponořeného do vody a odpálilo nálož střelného prachu. Pozorovatel na druhé loďce naměřil rozdíl mezi akustickým a optickým signálem 9,4 s, což odpovídá 1435 m/s.

    Odborné dotazy

    Rezervace a nákup vstupenek

    Recepce

    Poradíme Vám s objednáním a nákupem vstupenek.