چرا کتری جوشان سوت می زند؟

+3
چرا کتری جوشان سوت می زند؟

محققان دانشگاه کمبریج موفق به حل یک معمای 100 ساله در خصوص دلیل سوت‌زدن کتری شدند.

این دانشمندان هم‌اکنون می‌توانند به مهندسان در متوقف‌ کردن سوت‌ زدن ناخواسته و نامطلوب ماهیت مشابه لوله‌کشی خانگی یا اگزوزهای آسیب‌ دیده خودرو کمک کنند.

سوت‌زدن می‌تواند در تمامی انواع موقعیت‌ها و هر ساختاری که شامل جریان هوای مشابه حالت سوت‌زدن کتری باشد، رخ دهد.

لوله‌های درون یک ساختمان مثالی بارز از این دست است و اثرات مشابه نیز در درون سیستم‌های اگزوز وسایط نقلیه آسیب‌دیده مشاهده می‌شود و با درک منشا این سوت می‌توان از چنین شرایط ناخوشایندی رهایی یافت.

دکتر آنوراگ آگاروال به همراه راس هنری‌وود نشان دادند چگونه صوت هنگام بالاآمدن جریان بخار از لوله ایجاد می‌شود.

آن‌ها دو مکانیسم جداگانه را کشف کردند که نه تنها صدا ایجاد می‌کنند، بلکه به طور خاصی موجب سوت‌زدن کتری و تولید صدایی می‌شود که در دیگر آیتم‌های خانگی از قبیل سشوار رخ می‌دهد.

سوت کتری شامل دو پلیت (صفحه) است که به یکدیگر چسبیده‌اند و حفره‌ای را شکل می‌دهند. هر دوی این صفحات دارای روزنه‌هایی در وسط هستند که به بخار امکان عبور می‌دهد.

گرچه صدای یک کتری توسط تغییرات ایجادشده در شکل‌گیری بخاری که در تلاش برای فرار است، ایجاد می‌شود، دانشمندان دهه‌ها در تلاش برای درک فرایند شکل‌گیری این صوت بوده‌اند.

هنری‌وود و آگاروال فعالیت خود را با ایجاد مجموعه‌ای از سوت‌های کتری ساده‌ شده با سرعت‌های مختلف آغاز کردند و صدای تولیدشده را ضبط می‌کردند.

این امر به آن‌ها امکان طراحی فرکانس و بزرگی صدا را می‌داد و داده‌های تحلیل‌شده نیز امکان شناسایی مسیرها را فراهم می‌کرد.

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 حفره‌های کوچک (نواحی دارای جریان در حال چرخش) تولید می‌شود که در فرکانس‌های خاص می‌تواند صوت تولید کند. زمانی که بخار از لوله کتری بالا می‌آید، با حفره‌ای در آغاز صوت روبرو می‌شود که از خود لوله بسیار باریک‌تر است. این امر جریان بخار را هنگام ورود به فرایند سوت منقبض کرده و جتی از بخار خلق می‌کند که از خلال آن عبور می‌کند. ماهیت این جت بخار  مانند جت آب ناشی از یک شیلنگ باغبانی که پس از طی مسافت خاص به قطرات کوچکی می‌شکند، بی‌ثبات است. در نتیجه، زمانی که جت به انتهای سوت می‌رسد، جت بخار دیگر ستون خالص نیست بلکه اندکی دچار اختلال شده است. این بی‌ثباتی‌ها نمی‌تواند به طور کامل از ناحیه سوت فرار کند و زمانی که به دومین دیواره سوت برخورد می‌کنند، پالس فشار کوچکی را ایجاد می‌کنند. این پالس موجب می‌شود بخار روزنه‌هایی را هنگام خروج از سوت شکل داده و این روزنه‌ها امواج صوتی را تولید می‌کنند."

هنری‌وود و آگارول همچنین توضیح می‌دهند که چرا این اثر، سوت و نه صدای دیگری را ایجاد می‌کند. علاوه بر این، آن‌ها نشان می‌دهند این مکانیسم به فرایند مشاهده‌شده در پیپ یا فلوت شباهت دارد.

بر اساس توضیحات ارائه‌شده، طی فرایندهای ایجاد صدا، یک فرکانس خاص در میان امواج صوتی غالب می‌شود، زیرا نت صدا توسط اندازه، شکل ورودی و طول لوله تعیین می‌شود و هرچه لوله طولانی‌تر باشد، نت پایین‌تر خواهد بود.

هنری‌وود و آگارول هم‌اکنون در حال مطالعه پروژه‌ای برای تولید دست‌خشک‌کن‌های با سرعت بالا و آرام‌تر هستند و بدین منظور چگونگی تولید صوت توسط جت هوای آزادشده این ابزار را بررسی می‌کنند.

جزئیات این مطالعه در The Physics Of Fluids منتشر شد.

 

اشتراک گذاری:
  • مطالب مرتبط

    

    ارسال مطلب به ایمیل دوستاتون:


    3,139 بازدید

    0 نظر

    درج: 5 آبان 1392

    توسط: Soltani
    وضعیت: آفلاین
    گروه کاربری: پشتیبانی سایت

    ارسال دیدگاه (0 مورد)

    نام:*
    ایمیل:*
    سوال: نام خلیج جنوبی ایران؟
    پاسخ:*
    در حال حاضر نظری در این مطلب ارسال نشده است.

    دسته بندی مطالب

    آخرین نظرات ارسالی

    بهترین مدرسه منطقه ۱۷
    سلام این کتاب برای کنکور 1402 هم مناسب هست؟
    با سلام خواهشاً کتاب ریاضی ما انسانی هارو هم چاپ کنید.هفته بعد
    سلام آقا میشه بگید این کتاب تا چند روز دیگه میاد من خیلی لازمش
    سلام. چاپ جدید این کتاب (برای کنکور 1401) چه زمانی چاپ میشه؟
    درود بر روح اعظم کائنات سپاس فراوان برای اطلاع رسانی و ایجاد

    نظرسنجی

    آمار سایت

    کل مطالب: 17061
    کل نظرات: 26724
    کل اعضا: 75775
    جدیدترین عضو: u-125838
    با ما در ارتباط باشید ، منتظر نظرات شما هستیم.
    
    عضویت در خبرنامه ایمیلی :
    برای عضویت در خبرنامه پیامکی، عدد 1 را به 20008484 پیامک کنید.
    رضایت مندی مشتری
    جشنواره وب و موبایل ایران
    جشنواره وب و موبایل ایران
    جشنواره کتاب مجازی
    برند محبوب مصرف کنندگان
    Copyright © 2010 - 2021 Mehromah.ir