Звук капающей воды зависит от контекста - если капли падают со скалы в прохладный тенистый бассейн, мы можем подумать, что звук красивый. Если они капают всю ночь из-под крана в раковину, мы можем подумать, что звуки плинка были спроектированы природой как форма пытки. В любом случае одно можно сказать наверняка: звук капающей воды отличается, и теперь, как сообщает Сара Гиббенс из National Geographic, любопытные ученые выяснили, почему.
В 2016 году инженер Кембриджского университета Анураг Агарвал навещал друга в Бразилии в сезон дождей. Вода капала с трещины на крыше в ведро внизу и текла всю ночь. Эта досадная бессонная ночь заставила Агарвала задуматься о том, как капельки воспроизводят этот конкретный звук. Он полагал, что если бы он был создан капелькой воды, попавшей на поверхность воды в ведре, это было бы намного жестче. Что-то еще, подумал он, происходит.
Поэтому, когда он вернулся домой, он решил провести расследование. Джордж Дворский из Gizmodo сообщает, что он не был первым, кого заинтриговал этот шаг . Еще в 1908 году ученый по имени Артур Уортингтон фотографировал удары капель. В течение прошлого столетия ученые продолжали анализировать физику, стоящую за каплями жидкости, поскольку понимание динамики капель жидкости находит применение в таких вещах, как печать и совершенствование двигателей внутреннего сгорания. Исследователи также провели прошлый век или около того, пытаясь выяснить, как звучит звук. Хотя существует много гипотез, никто не смог понять это.
Агарвал решил сделать снимок, используя сверхскоростную камеру и микрофоны над и под поверхностью воды. Это позволило команде наблюдать и точно слышать происходящее и проследить звук до его происхождения.
«Была проделана большая работа по физической механике капающего крана, но не так много было сделано по звуку», - говорит Агарвал в пресс-релизе. «Но благодаря современным видео и аудио технологиям мы наконец-то можем точно определить, откуда исходит звук, что может помочь нам остановить его».
Так, что происходит? Это немного сложно, но Гиббенс объясняет, что когда капля воды ударяется о поверхность воды, она не издает никаких звуков. Вместо этого он создает небольшую полость на поверхности воды с небольшим столпом воды, выплескивающим посередине, классическое изображение капли воды. Создание этого водяного столба также создает небольшой пузырь под водяным столбом, который колеблется 5000 раз в секунду. Этот подпрыгивающий пузырь вызывает колебания воды под полостью. Это то, что производит слышимый звук . Все это происходит в течение 35 миллисекунд. «Используя высокоскоростные камеры и высокочувствительные микрофоны, мы впервые смогли непосредственно наблюдать колебание воздушного пузыря, показывая, что воздушный пузырь является ключевой движущей силой как для подводного звука, так и для характерного воздушного взлета». «Звук», - говорит в релизе соавтор Сэм Филлипс, также из Кембриджа.
В то время как исследование решает одну из маленьких загадок жизни, согласно релизу, оно может иметь некоторые практические применения. Информация может быть использована для поиска новых способов измерения количества осадков или создания звуков в фильмах и видеоиграх, что, как оказалось, на удивление сложно. Дворский сообщает, что он также предлагает решение, если капающий кран или протекающий потолок сводят вас с ума - добавьте немного мыла в емкость с уловом воды. Это нарушит поверхностное натяжение, изменит физику и устранит уклон .
Исследование появляется в журнале Scientific Reports .
