Tradycyjne, proste urządzenia do badań i eksperymentów fizycznych dziś są rzadko stosowane w praktyce. Nadal jednak przydają się np. do celów dydaktycznych. Przykładem jednego z nich jest rura Kundta. W artykule wyjaśniamy, z jakich elementów składa się rura Kundta, do czego jest wykorzystywana i jak działa. Piszemy również o nowoczesnych przyrządach pomiarowych do badań akustycznych.
Budowa i przeznaczenie rury Kundta
Rura Kundta to urządzenie wykorzystywane do przeprowadzania różnego rodzaju badań i eksperymentów dotyczących dźwięku. Zostało skonstruowane w 1866 roku przez niemieckiego uczonego – Augusta Kundta. Najczęściej stosuje się je do pomiaru długości oraz szybkości rozchodzenia się fali dźwiękowej. Stanowi powszechnie występującą pomoc dydaktyczną na uniwersytetach, w szkołach i placówkach badawczych. W tradycyjnej postaci urządzenie Kundta składa się w dwóch podstawowych elementów:
- szklanej rury: zamknięta z jednej strony, ma długość ok. 1 m i pełni rolę rezonatora akustycznego;
- źródła drgań: inaczej wibrator, czyli umieszczony wewnątrz rury pręt.
Zasada działania rury Kundta
Przyrząd Kundta opiera się na zjawisku interferencji, czyli nakładania się fal, a następnie powstawania fal stojących. Dzięki temu przesuwanie źródła drgań wzdłuż rury pozwala na znalezienie położenia rezonansowego, zgodnego ze wspomnianymi wyżej falami stojącymi o dużej amplitudzie. Wywołanie fal stojących można uzyskać poprzez pocieranie pręta szmatką nawilżoną alkoholem. Prędkość dźwięku w pręcie można natomiast obliczyć na podstawie wzorów fizycznych. W tym celu najpierw należy określić długość fal w pręcie i w powietrzu (również za pomocą równań matematycznych). Doświadczenie pozwala na identyfikację parametrów wpływających na długość fali i prędkości dźwięku.
Urządzenia do pomiarów akustycznych
Dynamiczny rozwój nauki i technologii pozwala dziś na dokonywanie pomiarów dźwięku przy użyciu zdecydowanie wygodniejszych i bardziej dokładnych urządzeń niż rura Kundta. Jedną z firm oferujących rozwiązania pomiarowe i diagnostyczne m.in. z zakresu drgań i akustyki jest EC TEST Systems. Pomiary akustyczne można obecnie przeprowadzać z bardzo dobrą dokładnością i to w stosunkowo krótkim czasie. Nie musimy już korzystać z metod eksperymentalnych i stosować skomplikowanych obliczeń. Zaawansowane przyrządy elektroniczne same przetwarzają dane i wyświetlają rezultat końcowy na cyfrowym ekranie. Na rynku dostępne są następujące rodzaje mierników do badań akustycznych:
- analizatory dźwięku,
- sondy akustyczne,
- mikrofony i przedwzmacniacze,
- kalibratory dźwięku,
- stacje monitorowania hałasu i wiele innych.
