TIUB RUBENS: SEJARAH, BAHAN, OPERASI - SAINS - 2026

The Rubens tiub adalah alat yang terdiri daripada tiub dengan pembesar suara pada satu hujung dan deretan tebukan di mana gas mudah terbakar yang keluar, yang terbakar untuk menghasilkan api kecil.

Reka bentuk ini memungkinkan untuk memvisualisasikan gelombang suara di dalam tiub yang dihasilkan oleh pembesar suara. Dan itu tidak diragukan lagi bahawa suara adalah gelombang tekanan, kerana aliran gas mudah terbakar yang keluar melalui lubang udara sebanding dengan tekanan lokal yang sama.

Rajah 1. Tiub Rubens. Sumber: wikimedia commons

Gambar 1 menunjukkan tabung Rubens yang menyala, di mana dapat dilihat bahawa ketinggian nyalaan mengikuti corak gelombang, yang tepat seperti bunyi.

Tiub Rubens dinamakan sempena penciptanya - Heinrich Leopold Rubens (1865 - 1922) - yang merupakan ahli fizik dan jurutera Jerman yang terkenal. Bidang penyelidikan utamanya adalah kajian radiasi elektromagnetik pada inframerah dan penyelidikannya sangat menentukan dalam pengembangan teori radiasi badan hitam yang kemudian membawa kepada fizik kuantum.

Pada tahun 1904 Heinrich Rubens membina tabungnya yang terkenal, pada mulanya panjangnya empat meter dengan deretan 200 perforasi yang jaraknya 2 sentimeter di bahagian atas.

bahan

-Pertama, garis dijejaki di sepanjang tiub dengan pensil atau penanda. Juga perlu untuk membuat tanda melintang jarak 1 cm dan jarak 10 sentimeter dari hujung tiub, yang berfungsi untuk menggerudi lubang.

-Dengan gerudi bangku lubang dibuat, menggunakan gerudi diameter 1.5 mm, pada tanda yang dilukis sebelumnya.

-Di salah satu hujung tiub, penyesuai benang ke selang diletakkan dan saluran keluar penutup ditutup dengan bahagian lain, menggunakan sehelai getah getah sebagai membran. Ini dipasang dengan ketat dengan pita pelekat dan diikat dengan penjepit yang diletakkan di atas pita sehingga membran tidak dipotong.

-Kemudian silinder gas disambungkan dan pembesar suara diletakkan di hujung membran, yang seterusnya telah disambungkan ke penguat audio. Isyarat dapat dihasilkan dengan telefon bimbit, kerana ada aplikasi untuk menghasilkan isyarat audio pada frekuensi tertentu.

-Akhirnya, output audio disambungkan ke penguat menggunakan kabel yang sesuai. Skema ada pada gambar 2. Setelah nyala api menyala, anda dapat memvisualisasikan suara di dalam api tabung Rubens.

Langkah berjaga-berjaga

-Lakukan langkah berjaga-jaga kerana anda akan menggunakan gas dan api, jadi percubaan harus dilakukan di tempat yang berventilasi baik dan keluarkan semua benda dan bahan yang mudah terbakar dari sekitarnya.

-Mengelakkan draf.

-Berhati-hati jangan biarkan peranti terlalu lama dihidupkan, agar tidak merosakkan pembesar suara.

-Pola gelombang paling baik diperhatikan dengan mengurangkan intensiti lampu.

Rajah 2. Skema tabung Rubens. Sumber: buatan sendiri.

Berfungsi

Apabila gas yang keluar dari perforasi dinyalakan dan sumber suaranya dipasang dekat dengan membran, dapat dilihat bagaimana nyalaan dengan ketinggian yang berbeza-beza menarik bentuk gelombang berdiri di dalam tiub.

Membran inilah yang memungkinkan denyut tekanan suara yang dihasilkan oleh pembesar suara atau tanduk yang diletakkan di sebelah membran dihantar ke bahagian dalam tiub, yang dipantulkan ketika mereka mencapai ujung yang lain.

Superposisi gelombang yang dipancarkan dan gelombang yang dipantulkan menimbulkan perbezaan tekanan, menghasilkan gelombang tegak yang coraknya dihasilkan oleh ketinggian api, seperti kawasan (puncak) yang lebih tinggi dan kawasan di mana nyala api hampir tidak dapat dibezakan (lembah atau nod).

Frekuensi yang sesuai

Pembesar suara boleh disambungkan ke penjana gelombang frekuensi berubah-ubah yang mesti diatur ke frekuensi yang sesuai untuk menggambarkan mod gelombang berdiri yang berbeza yang terbentuk di dalam tiub.

Frekuensi yang sesuai bergantung pada panjang tiub dan hubungan yang mesti mereka temui adalah seperti berikut:

Di mana L ialah panjang dan n = 1, 2, 3, 4 …

Pembesar suara juga dapat dihubungkan ke output pemain muzik untuk memvisualisasikan suara muzik melalui nyalaan.

Tiub Kundt: pendahulu tabung Rubens

Tiub Rubens adalah varian tabung Kundt, yang diciptakan oleh ahli fizik Jerman yang lain bernama August Kundt, yang pada tahun 1866 membina tiub kaca, meletakkannya secara mendatar, dan mengisinya dengan kepingan gabus atau debu spora dari pakis Lycopodium.

Kemudian dia menutup satu hujungnya dengan pelocok dan meletakkan selaput lentur di ujung yang lain, di mana ia melekatkan sumber bunyi. Dengan berbuat demikian, dia memerhatikan bagaimana debu spora berkumpul di simpul gelombang berdiri yang terbentuk di dalam tiub dan panjang gelombang kemudian dapat diukur.

Dengan mengubah posisi pelocok, corak yang sesuai dengan mod getaran yang berlainan dapat ditampilkan untuk sumber suara tertentu.

Tiub Kundt sangat berguna untuk mengukur kelajuan bunyi dalam gas yang berbeza dan pada suhu yang berbeza, dan jelas bahawa Heinrich Rubens diilhamkan oleh karya ini untuk membuat tabungnya yang terkenal.

Rujukan

1. Web Akustik. Tiub Rubens. Dipulihkan dari acusticaweb.com
2. Tao fizik. Api dalam tiub akustik. Dipulihkan dari: vicente1064.blogspot.com
3. Maciel, T. Osiloskop Menyala: Fizik Tabung Api Rubens. Dipulihkan dari: physicsbuzz.physicscentral.com.
4. Demonstrasi Bunyi dan Gelombang dengan Tiub Ruben. Diperolehi dari: people.physics.tamu.edu.
5. Wikipedia. Heinrich Rubens. Dipulihkan dari: wikipedia.com
6. Wikipedia. Tiub Rubens. Dipulihkan dari: wikipedia.com.