Wenn wir etwas Flüssigkeit in einen geschlossenen Behälter gießen, zum Beispiel ein Glas oder eine Flasche, hören wir normalerweise zwei (akustische) Geräusche: Das eine ist das klassische turbulente (ich schätze weiße) Geräusch, das meiner Meinung nach eng mit der Turbulenz von verwandt ist der Flüssigkeitsstrom, wenn er beginnt, auf den Boden des Behälters zu treffen. Das andere ist ein sehr charakteristisches und kohärentes Geräusch, das jeder von uns als Kind zu erkennen lernte und das eine höhere Frequenz hat, wenn die Flüssigkeit den Behälter vollständig füllt.
Nun sollte die Tatsache, dass die Frequenz zunimmt, damit zu erklären sein, dass sich die Flüssigkeit wie eine Wand für den verbleibenden leeren Teil der Flasche verhält, wodurch ein immer kürzer geschlossenes Rohr entsteht. An der Düse könnte das eintretende Wasser ein Verhalten haben, das dem eines Schlages oder einer Pfeife ähnelt, und dann stelle ich mir das Phänomen als das Analogon einer Person vor, die in einem Rohr mit einer bestimmten Form pfeift.
Habe ich recht? Kann jemand den zugrunde liegenden Grund für dieses Verhalten ein wenig näher erläutern? Und gibt es auch Literatur zu diesem Geräusch, seiner Abhängigkeit von der Form der Flasche und der verwendeten Flüssigkeit (die Oberflächenspannung kann das Wandverhalten der freien Grenzfläche beeinflussen)?
Das Geräusch, das Sie hören, ist etwas, aber nicht vollständig, analog zu jemandem, der über den Flaschenrand bläst.
Der luftgefüllte Teil der Flasche ist ein Resonanzhohlraum, wie in der Antwort auf diese Frage beschrieben , wie in einem Kommentar oben erwähnt. Und es wird durch das Geräusch des Wassers, das es füllt, angeregt, was ein allgemeines zufälliges (aber ich vermute, nicht sehr weißes) Geräusch von der Turbulenz ist, wie Sie sagen. Der Hohlraum wirkt dann als Filter und erzeugt ein Spektrum mit einer großen Spitze um die Resonanzfrequenz des Hohlraums herum, und dies ist die Tonhöhe, die Sie hören: Sie steigt an, wenn der Hohlraum kleiner wird.
Insofern ist es wie beim Überblasen einer Flasche: Sie hören die Resonanz des Hohlraums. Was nicht dasselbe ist, ist, dass beim Blasen über eine Flasche eine dynamische Instabilität im Luftstrom über der Öffnung entsteht, die mehr Energie in das System bringt, sodass Sie eine viel stärkere Note erhalten. Das fehlt, wenn die Flasche gerade gefüllt wird.
Obwohl es eine Art Betrug ist, besteht eine interessante Möglichkeit, diese Art von Dingen zu untersuchen, darin, mit weißem Rauschen zu spielen, das einen elektronischen Audiofrequenzfilter antreibt. Diese haben oft einstellbare Eigenschaften, einschließlich variablem Q, und Sie können alles von leicht spitzem weißem Rauschen bis zu einem mehr oder weniger reinen Ton erreichen, wenn der Filter selbst oszilliert (natürlich reicht eine Flasche nicht aus, ohne dass Luft darüber geblasen wird). es, da nichts es mit Energie versorgt).
Die Anregung erfolgt durch Wechselwirkung (Impulsaustausch, Volumen- und Kraftänderungen) der Tröpfchen mit der Flüssigkeitsoberfläche. Das Luftvolumen in der Flasche hat seine eigene charakteristische Reaktion, die bestimmte Frequenzen der Erregung hervorhebt. Beim Befüllen nimmt das Luftvolumen ab und kleine Dinge neigen dazu, bei höheren Frequenzen stärker zu vibrieren. Eine kleine Lautstärke macht höhere Frequenzen hörbar als eine große Lautstärke.
Zitrone
Ascher
Arkadij Kukarkin
Arkadij Kukarkin