لوله روبنس؛ کشف جالب فیزیک‌دان آلمانی (+فیلم و عکس)

موبنا – لوله روبنس (Rubens tube) که به نام لوله شعله و لوله شعله موج ایستاده نیز شناخته می شود، دستگاهی برای نمایش این است که امواج صوتی اصولا امواج فشاری هستند. لوله روبنس را می توان یک نسخه قدیمی از دستگاه اُسیلوسکوپ (نوسانگر) در نظر گرفت که با کمک شعله های آتش، ارتباط بین امواج صوتی و فشار صوتی را نشان می دهد.

تاریخچه لوله روبنس

لوله روبنس در سال 1905 توسط فیزکدانی آلمانی به نام هاینریش روبنس (Heinrich Rubens) اختراع شد. روبنس استاد دانشگاه برلین بود و قصد داشت امکان استفاده از آتش به عنوان ابزاری برای مرئی ساختن امواج صوتی را بررسی کند.

دستگاه اصلی شامل لوله ای چهار متری با 200 سوراخ با قطر مساوی می شد که این سوراخ ها به طور یکنواخت در طول لوله ایجاد شده بودند. دو انتهای لوله مهر و موم شده بود و گازی قابل اشتعال به درون آن پمپ می شد. با توجه به این که راه فراری دیگری وجود نداشت، گاز از سوراخ های موجود در لوله خارج می شد و با مشتعل کردن آن شعله هایی با ارتفاع مساوی شکل می گرفت.

سپس یک بلندگو به یک انتهای دستگاه متصل می شد و با پخش صدا ارتفاع شعله ها تغییر می کرد که نشان دهنده اختلاف فشار در لوله به دلیل امواج صوتی بود.

لوله روبنس چگونه کار می کند

بر اساس علم فیزیک، صداهایی که می شنویم، ارتعاشات شنیداری هستند که برای حرکت به یک واسطه یا ماده نیاز دارند. در لوله روبنس، امواج صوتی که به عنوان نمونه از موسیقی می شنویم، از طریق گاز قابل اشتعال درون لوله حرکت می کنند.

زمانی که گاز قابل اشتعال را درون لوله مهر و موم شده پمپ کرده و گاز خروجی از سوراخ ها را مشتعل می کنیم، شعله های معمولی با اندازه یکسان را مشاهده می کنیم. اگرچه این شعله ها سوسو می زنند و به آرامی حرکت می کنند، اما تفاوت چشمگیری با هم ندارند.

همانطور که صدا در طول لوله حرکت می کند، مناطق فشار موضعی ایجاد می شوند. در مناطق پر فشار، گاز با سرعت بیشتری خارج شده و ارتفاع شعله ها بلندتر و در مناطق کم فشار شرایط برعکس است. این مناطق پر و کم فشار توسط امواج صوتی که از طریق گاز حرکت می کنند، شکل می گیرند. این همان چیزی است که الگوی ارتفاع شعله ها و موج صوتی مرئی در قالب شعله های آتش را ایجاد می کند.

 منبع: عصرایران