У Кембриджі розкрили таємницю свисту киплячого чайника

Дослідники з Кембриджського університету дослідили процес появи звуку в свистка киплячого чайника. Матеріал вчених вийшов у журналі Physics Of Fluids. Резюме роботи опубліковано на сайті університету.

На думку вчених, подібним чином вони зуміли вирішити 100-річну фізичну проблему, яку поставив в Теорії звуку Джона Вільяма Стретта, відомого як Лорд Релей.

У рамках аналізу фізиків цікавив струм в камері, яка є широким циліндром з дірками в підставах. Дослідники провели серію тестів (в цілому робота зайняла чотири роки), після чого окреслили дві моделі, які описують появу звуку. Ці моделі використовуються для різних чисел Рейнольдса Re - одна для Re < 2000, інша для Re > 2000.

Вкажемо, що числа Рейнольдса є важливою безрозмірною характеристикою струму. У цій задачі числа залежать від фізичних параметрів рідини чи газу, форми і властивостей свистка та інших факторів. Проте, якщо обмежитися парою і свистком конкретної форми, то з великою часткою ймовірності можна вважати, що числа Рейнольдса залежать від швидкості струму.

Як з'ясувалося, при швидкості нижче критичної, джерелом звуку стають коливання повітря, що застрягло між двома пластинами. Аналогічний механізм, на думку вчених, керує виникненням звуку в пляшці, якій дмуть в горлечко (подібна математична модель називається резонатором Гельмгольца).

Вкажемо, що важливим фактом є те, що в досить широкому діапазоні швидкостей тональність  звуку, що з'являється, постійна. При цьому тон викликається фізичними характеристиками самого свистка.

На думку вчених, всупереч уявній несерйозності їхньої роботи, вона може бути використана в безлічі випадків. Модель свистка, яку застосували фізики, підходить для дослідження безлічі реальних фізичних процесів - наприклад, звуків у водопровідних трубах, системі вентиляції, автомобільних глушниках, фенах і так далі. Нові дані можуть допомогти позбавитися від неприємних звуків, пообіцяли фізики.