Zpívající trubičky a řvoucí pohár
3. 12. 2008
Zvuk se přenáší na dálku pomocí vibrací. Pojďte a zahrajte si s Michaelem – budou vám k tomu stačit jen předměty z domácnosti a vzduch kolem vás. Donutíte společně staré trubky z plastu zpívat a papírové pohárky řvát. Přitom se dozvíte, jak to všechno vlastně funguje. Uslyšíte také, co se stane, když nepoužijete k šíření vln vzduch, tedy kyslík a dusík, ale mimozemskou směs hélia a dalších plynů. Připravte se na něco, co jste ještě v životě neslyšeli!
Michael: Hudba anebo zvuk, vycházející z těchto trubic, je ve skutečnosti zvuk molekul vzduchu, které trubicí procházejí.
The swirling motion of Filip’s rotating tube creates a reduction in pressure at the top end of the tube. Molecules of air therefore rush inside and up the tube in an attempt to equalize that pressure difference.
Vířivý pohyb Filipovy rotující trubice vytváří pokles tlaku na jejím horním konci. Molekuly vzduchu se řítí do trubice a trubicí vzhůru, aby vyrovnaly rozdíl v tlaku vzduchu.
Filip: Důležité je pochopit, že molekuly vzduchu jsou do trubice nasávány vždy zezdola nahoru.
Michael: A tady je důkaz.
Správnost této teorie otestujeme jednoduchým pokusem. Hořící svíčka pod spodním koncem trubice. Její plamen se ohýbá v proudu vzduchu, který trubice nasává.
Michael: The molecules of air passing through the tube tumble over the corrugated ridges inside, and, as a result, produce tiny vortices of air.
Molekuly vzduchu, proudícího trubicí, se převalují přes vlnité prstence uvnitř a vytvářejí maličké vzdušné víry.
Filip: Pokud by povrch hadice nebyl uvnitř vlnitý, tak by tam nevznikaly žádné malé vzdušné víry, a tedy ani žádný zvuk. Divíte se, proč například hadice od vysavače nevydává žádný zvuk? No protože, i když se to na první pohled nezdá, je povrch uvnitř této hadice hladký. Schválně, jak by to znělo, kdyby tomu bylo naopak. Michaele, zapni vysavač.
Michael: Takže díky pohybu vzduchu v trubici vzniká zvuk. Ale je to vzduchu kolem trubice, který přenáší zvuk k našim uším.
Filip: Harmonická rezonance trubice způsobuje, že molekuly kolem se pohybují ve směru těchto vibrací.
Michael: These molecules then hit into other molecules of air in front of them, which, in turn, collide with other molecules of air in front of them, and so on and so on.
Tyto molekuly pak narážejí do dalších molekul vzduchu před sebou, a ty se zase srážejí s dalšími molekulami vzduchu před sebou atd., atd.
Tomu říkáme stlačovaní.
Filip: Tyto vlny stlačeného vzduchu zachycují naše boltce.
Zvukové vlny na své cestě uchem nejprve rozkmitají ušní bubínek. Je to tenká vazivová blanka napříč sluchovým kanálkem. Čím vyšší tóny, tím bubínek kmitá rychleji, čím silnější zvuk, tím víc se prohýbá. Na bubínek jsou napojeny tři malé sluchové kůstky – kladívko, kovadlinka a třmínek. Chvění bubínku se těmito kůstkami přenáší a zesiluje. Třmínek chvění předává do hlemýždě ve vnitřním uchu. Hlemýžď je trubička naplněná tekutinou. Chvění se v něm převádí na elektrické impulzy, které putují nervem do sluchového centra v mozku. Ten je vnímá jako zvuk.
Michael: We can amplify sounds easily at home, too. Take this string.
I doma můžeme zvuky snadno zesílit. Vezměte si takový provázek.
Filip: Když projíždíte po provázku mokrými prsty, vznikají vibrace, Jenže jsou příliš slabé na to, abychom je mohli dobře slyšet.
Michael: However, if I place a piece of string through a cupboard cup, through tiny hole, or a plastic one, then the vibrations travel through the cup and the sound is amplified.
Když však kus provázku protáhnu malou dírkou v papírovém kelímku – anebo v plastovém – pak chvění probíhá kelímkem a ten zvuk zesílí.
Filip: Zatím známe zvuky z prostředí naší atmosféry, která je tvořena z dusíku a kyslíku.
Michael: But what would sounds be like, if we were on a different planet, where the atmosphere was made from gases either lighter or heavier?
Ale jak by zvuky zněly, kdybychom byli na jiné planetě, kde by atmosféru tvořily plyny lehčí, nebo těžší?
Filip: Například na Neptunu bych zněl takto. Tam je totiž z dvaceti procent atmosféry helium.
Michael: Or elsewhere in the Universe, where there are heavier gases in the atmosphere, your voice would sound like this.
Nebo někde ve vesmíru, kde jsou v atmosféře těžší plyny, by váš hlas zněl takto.
Autoři: Vladimír Kunz, Michael Londesborough