Звуковая ракета
Вставка
- Опубліковано 5 лют 2025
- Если накачивать резонатор Гельмгольца внешним источником звука вблизи его собственной частоты, из его горлышка вырывается воздушная струя, которая создаёт реактивную тягу.
Ключевые слова: резонатор Гельмгольца, нелинейная акустика, synthetic jet.
• Резонатор Гельмгольца
--------------------------------------------------------------------------------------------
Благодарим вас за интерес к нашей работе!
Получить доступ к дополнительным материалам можно в нашем телеграм-канале: t.me/getaclass...
Если вам нравится то, что мы делаем - будем очень признательны вашей поддержке, мы собрали по одной ссылке все доступные и удобные инструменты отправки разовых донатов и оформления подписок: sponsorship.ge...
--------------------------------------------------------------------------------------------
Выпуск создан при поддержке современной обучающей платформы «Точка знаний». Онлайн-уроки, их записи, конспекты занятий, обучающие материалы и общение с тьютором для школьников от 1 до 11 класса:
tochka-school....
«Точка знаний» - онлайн школа, где всё получится!
Андрей Шелудько - учитель математики, основатель онлайн-школы «Точка знаний», блогер:
t.me/+k4BHcqEP...
Реклама. Рекламодатель: ООО «ТОЧКА ЗНАНИЙ», ИНН: 2311347344. ERID: 2VtzqvFi2Yj
«Как мотивировать ребёнка учиться». Руководство для заботливых родителей:
t.me/matematik...
--------------------------------------------------------------------------------------------
Новосибирский Государственный Университет
Физический факультет НГУ
www.nsu.ru/
Смотрел в ютубе, смотрю и буду смотреть. ❤
не надо зарекаться ))
Ютуб элитарен!
Это превратилось в религию, и как в любой религии, здесь нашлись свои фанатики.
годы прошли, но в школе не перестал играть The Offspring 😅. Так держать, господа!
Какое же удовольствие смотреть вас, товарищи!
Молодці, дякую Вам за вашу працю. Я багато чого навчився з ваших відео, продовжуйте в тому ж дусі👍
Спасибо огромное создателем этого видео очень хорошо стало понятно что такое реактивная тяга и спасибо что показали такой интересный опыт видео просто супер спасибо ❤.
Замечательное видео, очень крутой эффект! Особенно порадовали колонки "EVM" на архивном фото , 20 лет назад лично приложил к ним руки :)
У нас сосед по подъезду такие эксперименты проводит каждые выходные)) Всегда колонка на полную громкость и куча бутылок на столе 😅
Люблю когда у наших зрителей такой юмор! (А дебильный не люблю.)
Берегите его, возможно он на грани грандиозного открытия с получением нобелевки!
Ну,там эксперименты высокого уровня,с повышенной опасностью для окружающих!
Ураа! Выдвинул ещё одну гипотезу: это возможно ещё связано с разницей объёма внешнего пространства и объёма бутылки и этот эффект подобен эффекту поршня или тормозного цилиндра в старых автомобилях - что-то в этом роде. То есть, это если бы мы например соединили, через горлышко, две ёмкости со значительно разным объёмом и перекачивали воздух из одной в друрую, надавливая на эти ёмкости. Именно так должен быть поставлен эксперимент. Я думаю, что струя воздуха имела бы давление сильнее в направлении от меньшей к большей ёмкости.
Здорово! Мне всегда нравилась физика, и сейчас тоже! Физики всегда весёлые люди: бутылка стоит, колонка играет, опыт происходит! 👍
😂😂😂😂
Только бутылка движется )
физики продолжают шутить (и не могут без этого)
При чем четыре бутылки - и явно не пол-литровые! Да уж - у кого о чём голова болит! А физику и математику люблю с детства! Моё детство - этот 70-е и начало 80-х!
Если что - про головную боль- это я про себя! Уверен, что Вы и так поняли! Но на всякий случай! 😊
Классное и очень интересное видео. Учится интересно, как же много зависит от умения подать материал. 👍. Мне 37 и я путешественник, с физикой не очень-то связан))
На мой взгляд реактивное движение создаёт именно затопленная струя. А нелинейность сжимаемости воздуха тут вообще лишнее.
Колонка испускает звук. Звук это периодические изменения давления воздуха. Воздух повышенного давления сжимает воздух в бутылке, затекая в неё со всех сторон. Бутылка же в резонансе и выталкивает воздух как раз в момент области пониженного давления пролетающего мимо неё звука. Воздух выталкивается преимущественно прямо, а значит вектор тяги вполне определен. Профит. 🙂Кстати дым вокруг крутящихся бутылок бы не помешал (и скоростная камера тоже). 🙂СПАСИБО!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 🙂
"Воздух повышенного давления сжимает воздух в бутылке, затекая в неё со всех сторон. "
- Почему со всех сторон? Втекание и вытекание только со стороны горлышка. Причем одинакового количества. Т.е. на выходе из горлышка должны быть колебания воздуха, а не однонаправленное движение, дающее реактивную тягу.
@@ky6ok имелось в виду, что в горлышко воздух втекает со всех сторон, а вытекает строго вдоль оси горлышка, отсюда реактивное движение бутылки.
Команда физиков веселая
ах вот как появляются суперджеты в квазарах...теперь понятно..
Спасибо за классный и интересный выпуск!
спасибо Вам за науку!
Суперский эксперимент. Молодцы!
Чрезвычайно интересно и контринтуитивно ❤ Спасибо! 😊 А последние кадры ролика - чистый кайф! Вдохновляют заниматься физикой!
Спасибо🙏💕. Вы мне очень помогли.
@@Светлана-щ6ч5ц кротов на участке гонять?)
@ИльяК-е3р почти😄
Круто! Спасибо большое! Очень интересно
Этот эксперимент прям очень напоминает другой, давний эксперимент, когда в сосуд, наполненный жидким гелием, помещали колбу на боку, также заполненную ж. гелием. Внутри колбы, вблизи горлышка, помещали вертушку. Когда на вертушку направляли свет, она начинала вращаться. Первая версия, что она нагревается от света, нагревает ж.гелий в колбе, он расширяется, начинает выходить из колбы через горлышко, и раскручивает вертушку. Ожидалось, что спустя какое-то время струя из горлышка прекратится и вертушка остановится. Но она не останавливалась пока на неё попадал свет. Как будто в колбе неведомым образом появлялось новое количество гелия и он мог вытекать из горлышка колбы бесконечно. В итоге определили, что пока из колбы вытекала струя обычного жидкого гелия и раскручивала вертушку, навстречу ей в горлышко втекала струя сверхтекучего жидкого гелия, который никакого влияния на вертушку ни оказывал. Таким образом запас гелия в колбе непрерывно пополнялся.
Вроде бы в этих 2-х экспериментах явления совершенно различной природы, но насколько похожи сами эксперименты...
Можно изготовить забавную игрушку, демонстрирующую "вечное" вращение, если использовать сосуды с резонансной частотой в области инфразвука, а в основание игрушки вмонтировать генератор инфразвука.
говорить про звук здесь не очень естественно. если частота будет 10 Гц, это длина волны 34 м, сильно больше размеров всего, что встречается в этом опыте. лучше сказать просто про поршень, который засасывает и вытаскивает воздух на частоте 10 Гц. А дальше желательно подобрать резонатор гельмгольца для этой частоты.
@@schetnikov Кажется хорошо резонируют объекты с половиной длины волны. Значит для 10 Гц достаточно 17 метровых бутылей. 🙂
@@velodanc это резонатор Гельмгольца, здесь расчёт другой. У нас есть такой ролик, посмотрите его.
@@schetnikov извините, если я несу пургу. Я этот ролик не досмотрел. Блокировки.. Коменты читаю.
@@velodanc ВПН вам в помощь. Или прокси, достаточно на любой сервер даже у российских хостеров. Главное обойти Ростелеком и ему подобные сети провайдеров самого нижнего уровня, трафик с Ютуба блокируют именно они.
Подъемная сила, как известно, возникает из-за отрывающихся вихрей! Было бы интересно в шлирен-камере посмотреть на "дымовые кольца"!
Черт, не досмотрел до конца перед комментарием!
@@nuhets тем лучше: всегда приятно сравнить свою мысль с тем, что об этом думают другие.
Очень интересно и неожиданно, спасибо! Так же придерживаюсь мнения об особенностях всасывания и выхлопа воздуха. Кстати, видео о струе здесь и не нужно: попробуйте поставить ладонь напротив рта и подышать ртом, равномерно вдыхая и выдыхая воздух. Интересно, что момент всасывания ладонью вы не почувствуете, а на выдохе воздух чётко бъётся об ладонь, то есть он имеет направление.
Спасибо за видео👍
есть еще одно объяснение возникновения реактивной силы. Когда воздух всасывается в бутылку, то молекулы воздуха входят в горлышко под разными углами - некоторые входят строго по оси бутылки, а часть молекул входит даже под углом в 90 градусов к оси. Когда воздух истекает из бутылки, то большинство молекул входят под углом 0 градусов к оси, следовательно, в первом случае сумма векторов сил, являющаяся проецией всех векторов сил на ось будет меньше, чем во втором случае
Про струи, возникающие на срезе трубы-резонатора, я давно знаю из развлечения в виде дудения в пластиковые трубы как в диджериду. От среза трубы идёт струя, которая может, например, отбросить тонкий полиэтиленовый пакет, лежащий на полу, за несколько десятков сантиметров, или сдуть пыль с какой-то поверхности. И это не имеет отношения к тому совсем небольшому расходу воздуха, который вдувается в трубу при дудении, и который сам по себе не производит таких эффектов.
Попробовал, вроде бы работает. Но здесь не так просто доказать, что это не пернаправленная струя, идущая изо рта. Ведь чтобы струя была сильной, звук должен быть громким, а чтобы звук был громким, надо дуть достаточно сильно.
@@schetnikov Ну, тут довольно просто проверить (что я, конечно же, и сделал сразу же, как только обнаружил эффект). Я примерно знаю, сколько времени могу дудеть на одном вдохе, так что можно дуть без звука с таким расходом, чтобы вдоха хватило на примерно столько же времени. И в этом случае никаких подобных эффектов на окружающие предметы на подобном расстоянии не происходит. Да, наиболее эффектно и просто проверить это не с тонкими трубками (из которых может быть всё-таки заметная струя от самого дутья, тогда как струя от звука, наоборот, сравнительно слаба), а с трубами диаметром 25-40 мм и длиной 0,5..2 м. Там уже сечение такое, что поток воздуха изо рта очень мал, и дальше первых сантиметров от среза точно не может ничего макроскопического даже поколыхать. И более того, с такими трубами (скажем, канализационные пластиковые 32 или 40 мм) даже если специально захотеть дунуть так, чтобы отбросить тот же пакет сопоставимо с тем, как его отбрасывает струя от звука, и на таком же расстоянии, это очень непросто сделать.
Спасибо!
Ну наверное вот так работает антигравитационная платформа Гребенникова :) только нужно найти природный источник звука, и настроить все ячейки на резонансную частоту этого звука 😊
@@mahirbalayev5835 так может уже наконец соберёмся и сделаем хотя бы начальный прототип, если эта тема действительно интересует нас?
Спасибо большое!
Да дело в форме и направлении струй во время входа и выхода из горлышка. Как ветряк Дарье.
Ура. Новое видео😊
Спасибо за замечательный эксперимент, и демонстрацию того, как работает физический подход! Теперь по сути, как я понимаю, обьяснение Релея вас не совсем устраивает, и это понятно, изменения давления малы и вся нелинейность становится неплохой линейностью или хорошим приближением к ней. При этом, струю можно почувствовать! А значит эффект сильный, и обьяснять его слабой нелинейностью неправильно. Согласен с вами, надо понять струю: а) ее временную эволюцию, б) как вовлечена оболочка в эволюцию струи, в) как ломается симметрия течения. Для начала, для 183 Hz в воздухе длина волны 1.9м, и вся бутылка около динамика находится в однородном и переменном поле давления, думаю 0.1 или 0.01 Ра. Поэтому, можно принять, что внешнее переменное давление эту бутылку однородно расширяет и сжимает, соотвестственно течение через горлышко переменное: в бутылку - из бутылки, (а) понятно, струя не стационарна по времени, осцилирует. Теперь надо понять как вовлечена оболочка, а ее колебания сдвинуты относительно течения через горлышка примерно на пол колебания, т.е. когда оболочка растягивается (внешнее давление низкое) то воздух заходит в горлышко, когда оболочка сжимается (внешнее давление высокое) то воздух входит из горлышка, (б) понятно. До сих пор все рассждения симметричны. Симметрия ломается, разными течениями внутри бутылки и снаружи. Я полагаю, что зайти воздуху легче, чем выйти (в). Это приводит к тому, что после включения динамика в ходе переходного процесса вначале бутылка немного надувается и ее последуюшие колебания происходят около этого поддутого состояния, внутри нее усредненное давление по времени (RMS) немного больше чем в комнате (во второй статье это измерено). Это избыточное давление не причина движения, а следствие. Причина именно в том, что зайти воздуху легче, чем выйти. Пояснить это можно вот как, когда воздух входит, то внутри бутылки его течение - это вытянутый тор, и по оси бутылки скорость направлена к ее дну, а у стенок к ее горлышку. В момент когда поток воздуха в бутылку останавливается (бутылка растянута максимально), в самой бутылке он все еше движется по этому тору, а значит, что в момент сжатия бутылки через горлышко пойдет воздух, который двигался вдоль стенок именно к горлышку. В самом горлышке максимальный поток будет в центре, т.е. струя выйдет через меньшее эффективное сечение. Получатся медленный вход через максималное сечение и быстрый выход через минимально возможное сечение. При этом, максимальное сечение - это сечение горлышка, а минимальное это результат борьбы за сечение выхода пристеночного вошодяшего течения течения. Что то типа движения кальмара.
Этот эффект называется synthetic jet. Наверно вам будет любопытно ...
ua-cam.com/video/oiEERq_0M9Q/v-deo.html
здесь на 1:52 медленный осцилируюший джет, эксперимент
ua-cam.com/video/cOXHQQPAyH4/v-deo.html
это счет CFD для двух доменов, один домен с мембраной и маленький второй жесткий и большой, показаны колебания
ua-cam.com/video/XDu0AcYm5YQ/v-deo.html
это тоже счет с очень хорошим подбором размеров
ua-cam.com/video/dSjLWUL4McY/v-deo.html
а это уже комерческий девайс на основе этого эффекта.
Удачи с последуюшими выпусками и с Новым Годом всю команду!
У меня возникли такие мысли. Некоторое время назад на этом канале разбирался эффект звукового давления. Эффект легко наблюдать, но нелегко объяснить. Здесь, по-моему , то же самое. Звук заходит в бутылку, отрадается от ее дна. Имеем давление от звука. А роль резонатора в том, чтоб звук хорошо отражался от этой стенки.
потрясающе, очень интересный феномен! а в той новой сиатье были выведены формулы для реактивной силы исходя из соображений о струе?
Мне это напомнило объяснения подъёмной силы. Что создаёт подъёмную силу? Разность давлений или отклонение воздуха вниз? Здесь будто бы даже прямая аналогия получается с давлением и движением воздуха.
Профиль крыла и его наклон приводят к тому, что работает и то, и другое. Но там воздух движется в одном направлении, а тут - как бы в обе стороны, так что прямой аналогии, вроде бы нет.
@@ПетрАдаменко-ч9б всё это ровно одна и та же общая ситуация: объяснение должно работать и на языке действующих сил, и на языке закона сохранения импульса.
Не соглашусь, струя предсказывает тот же эффект и для линейной сжимаемости (и для выпуклой в обратную сторону), а объяснение через нелинейность предсказывает соответственно нулевой и противоположный эффект (ну то есть по чесноку-то оно предсказывает нулевой эффект во всех трёх случаях; выводить из него ненулевой импульс - это всё равно что выводить его для случая когда воздух внутри просто нагрели, "потому что P~T" - игнорируется то, что воздух волен расширяться, сравнивая свое среднее давление с атмосферным). Так что это не "один слон с разных сторон".
@@schetnikov Похоже, вы рассматриваете одно и тоже, только с разных точек зрения. Если бы крыло было плоским (как в самых первых самолётах), то работал бы только угол атаки, отклоняющий воздух вниз (конечно, при этом есть и разность давлений тоже).
А я говорю о профиле крыла - его верхнюю часть сейчас делают более выпуклой, чем нижнюю, в результате скорость воздуха, обтекающего верхнюю часть - больше, чем снизу. В результате давление сверху дополнительно понижается (закон Бернулли).
Есть и некоторые другие способы повышения подъёмной силы.
@@ПетрАдаменко-ч9б Не знаю, что именно вы имели в виду, но есть вероятность, что что-то не то. При создании/выборе профиля крыла никто вообще не задавался и не задаётся целью именно в такой формулировке - "сделать верхнюю часть более выпуклой" - это совершенно бессмысленный параметр, который сам по себе ничего не даёт. В действительности там задаются некоторым изгибом середины профиля - несимметричностью, которая будет нам как раз-таки обеспечивать желаемые углы отклонения потока при условии набегания потока на носок профиля некоторым оптимальным образом (в отличие от симметричного профиля) - т.е. фактически несимметричный профиль - это просто профиль с носком, подвёрнутым в сторону набегающего потока для лучшего обтекания, плюс кривые, соединяющие этот носок с остальной частью профиля. А далее выбирается высота - обычно настолько маленькая, насколько конструкторам удастся сделать при условии обеспечения заданной прочности в заданных весовых рамках. Конкретные выпуклости или вогнутости поверхностей получаются из сочетания кривизны и толщины.
получается эта задача описывает почему пылесос слабее чем вентилятор.
струя вентилятора направленная и идёт напрямую от источника.
а пылесос втягивает в том числе и с задней стороны трубы, то есть его зона действия сферическая и энергия втягивания делится на весь диаметр комнаты.
я пока только придумал воронку как отделить выдуваемый воздух от втягиваемого и возможно это повысит мощность бутылки.
а вот как сделать мощный пылесос нифига не придумывается
...И ещё хочу уточнить здесь один момент: при всасывании с пространства большего объёма, воздух скорее всего всасывается воронкой, подобно водовороту, а выталкивается струёй из за относительно ограниченного объёма бутылки. Мембраной здесь служат стенки бутылки, благодаря которым и качается воздух. Нахожу интересной так же идею, например бутылки из тонкого металла, по которой волну можно пустить магнитным полем, при этом можно намного сильнее воздействовать на её стенки, таким образом усилив струю выхлопа.
Для начала, надо доказать наличие струи :) Закройте пробками горлышки бутылок и проделайте тот же эксперимент.
С закрытыми горлышками движения не будет. А вот поиграться с формой и диаметром выходного отверстия было бы интересно.
Комментарий в поддержку ❤
Может воздух не входит в бутылку и вылетает, потому как бутылка сжимается в очень маленьких пределах. А внутренним объёмом воздуха создаётся вибрирующая "линза" с фокусом в отверстии горлышка? И происходит просто притекание воздуха со всех сторон площади в отрицательной фазе, а за счёт конфигурации сопла и бутылки с наибольшим моментом вдоль бутылки, в частности потому что вдоль бутылки наименьшее сопротивление потока вохдуха. А в положительной фазе весь воздух из отрицательной "выстреливается" в одном направлении. Можно модифицировать опыт закрыв горлышко бутылки гибкой мембраной. Думаю результат будет тоже.
Еще можно попробовать закрутить бутылки крышками с отверстием посередине и маленькими отверстиями по краям. Заменить колонку на лампу. Заменить бутылки на лазерные указки.
Про эффект Коандэ еще никто не упоминал в комментах?
Так Вселенная и начиналась: "Вначале было слово" (вибрация) :) ...и понеслась круговерть 💥😂
Слово содержит большое количество частот.
@@YanYasnyi так и Вселенная - не 4 пустые бутылки :)
@@verum.est.sine.mendacio только вначале было не слово в смысле набор звукоформ. А понятие, смысл, т.е. другими, гм, словами - разум... То как Библию перевели на православный это просто песня)
@@twotails_bite_in_hat да, сначала была именно Мысль, которая и структурировала пространство. Очевидно, Мысль и являет собой "ту самую" вибрацию, которую в Библии назвали Словом
Вначале была материя, мир материален, единственное правильное применение любой библии - конвертировать в тепловую энергию посредством быстрого окисления той бумаги, которая была на нее потрачена.
да, есть такое, и интересно. Спасибо, было очень. ↑
Хорошо бы попробовать то же самое сделать в разных газовых средах, например в аргоне, метане и при разных давлениях. В азоте, пожалуй, все будет очень похоже на обычный воздух.
Я бы рассмотрел вариант с внешним соплом. Бутылка изменяет свои геометрические размеры на резонансе. Поэтому от плечиков отталкивается воздуха больше чем от торца. Получается некомпенсируемый импульс. Проверить легко с целой пробкой на горлышке
возможно струя воздуха течет около стенки бутылки и выходит только по окружности горлышка, а внутрь воздух попадает в середине горлышка медленее, чем тот ускоренный воздух, что приводит к движению конструкции.
либо так, либо наоборот
Там ничего не должно течь. Амплитуда колебаний стенок бутылки такова, что это должно лишь приводить к вибрации воздуха в горлышке бутылки.
Если вы это смотрите - вы и есть сопротивление =).
Да, когда какой-то процесс не получается простыми формулами описать обратно во времени, то стоит поискать какое-то рассеяние энергии, то ли это нагрев из-за трения, либо образование вихрей и переход системы в более хаотическое состояние.
Что-что, но про это....... Здорово.
Воздух входит в бутылку и выходит. Но выходит он направленно, а всасывается откуда ближе.
8:54 Затопленные струи существуют и для невязких течений. Можно представить себе плоское течение вдоль оси X, где по y скорость выше и ниже 0 различается. Уравнение Лапласа для него выполняется. Другое дело, что такой тангенциальный разрыв неустойчивый при некоторых знаяениях Re и устойчивый при других, но это уже совсем другая история.
Супер видос. Теорию можно и переделать
Для использования нелинейной сжимаемости при создании реактивной силы вам нужно было бы сделать симметричные дырки в боках бутылки. Для "вдыхания". Ведь если чуть задуматься, выходящая струя, "визуализированная" с помощью парогенератора (6:36), создается самим же парогенератором - паром, входящим в бутылку и создающим избыточное давление. А здесь - да, входящий со всех сторон и истекающий только в одном направлении воздух должен создавать чувствительный вклад. А еще есть взаимодействие с окружающей средой внешней стороны бутылки. И трение тут при смещении оной в противоположных направлениях явно различно. Пробовали пробку закрыть?
Звук - это вибрации, при этом вибрирует и сама бутылка - т.е. как раз чуть сжимается или наоборот раздвигается - а разные потоки внутрь и наружу уже объяснили.
Хорошо бы проверить гипотезу о возникновении реактивной тяги удлиняя горлышко бутылки. Ну или увеличивая отношение L/d (длина/диаметр). Вроде бы, если ваша теория верна, тяга должна при этом уменьшаться?
Эффект объясняется проще. Энергия, затрачиваемая на сжатие воздуха и получаемая при его расширении равны. При этом при работа нагнетания давления вся уходит в сжатие, а работа расширяющегося воздуха из-за нелинейной сжимаемости создает излишек давления на стенки сосуда, что и генерирует реактивную струю.
Андрей, вы мне кажетесь очень знакомым человеком... Не связаны ли вы как-то с Харьковом, ХАИ, Жуками?
Интересно, влияет ли форма булылки? Что если не будет конуса? Или поставить такой же конус на выходе? Или же как фазоинвертор в колонках сделать: горлышко чтоб заходило внутрь на глубину более половины диаметра, и стенка была плоской.
Есть ещё одна мысль, связанная со струйностью: при входе воздуха внутрь получается такая же струя, но она в итоге ударяет в заднюю стенку бутылки, что даёт дополнительный импульс. А при выходе струи из бутылки этого импульса не возникает.
врядли она ударяет, скорее просто в объеме повышает давление (либо должно быть совсем тоненькое горлышко и близко к задней стенке)
Заводить горлышко внутрь бутылки - ничто принципиально не изменит, только снизит добротность за счёт того, что энергия будет теряться на вихреобразование ещё и внутри. Но получающаяся внутри бутылки струя будет бить в ту же бутылку - т.е. там просто будет внутри крутиться воздух, и никакой силы суммарно это создавать не будет. А вот плавный раструб на выходе - это да, должно сразу уменьшить силу на порядок (а заодно увеличить добротность, поднять и заострить резонанс).
@@TAng82 Ударяет, ударяет... и это должно понижать добротность, так как энергия при этом будет сильнее диссипировать. Так оно и есть: мы используем бутылки с коническим переходом от горлышка, а сначала брали бутылки от карачинской, там переход более резкий, и при том же горлышке и объёме добротность была заметно меньше.
главное, что бутылка является замкнутым пространством, а горлышко единственным входным/выходным отверстием и неважно сжимается ли в бутылке воздух аль расширяется - в любом случае появляется сила толкающая донышко бутылки сугубо в одну сторону. проделайте ещё дырок (особенно на донышке) и эффект упадёт в зеро. :)
Андрей, там всё весьма просто. Скорость с которой воздух покидает бутылку выше скорости с которой он в неё входит. Количество же его одинаково разумеется. Такое неравенство скоростей вызвано "завихрениями" воздуха из-за формы горлышка бутылки. Замените бутылки простыми цилиндрическими ёмкостями без горлышек и "звуковая ракета" никуда уже не полетит :) Ч.Т.Д.
ПС. Также свой вклад в разность этих скоростей вносит различие силы сопративления (жесткости) стенок бутылки при её расширении и сжатии. Однако этот вклад очень мал. Намного меньше указаного выше.
Есть ещё хорошее свидетельство нелинейности: сжимать воздух в шприце сложнее, чем растягивать. То есть, воздуху сложнее колебаться внутрь, а наружу разряжаться проще.
Красивый ролик. Я уже комментировал ролик о звуковом давлении. Это базисно квантовый эффект. Звуковая волна имеет энергию и импульс-их отношение есть "Dispersion relation": hk=hw/c -в нашем случе скорость звука. Поскольку энергия волны квадратична по (переменному) давлению-еффект 2-го порядка. Любой не сферический источник звука даст этот эффект. Для вычислений надо знать диаграмму направленности. Этот метод есть международный стандарт по измерению мощности ультразвуковых излучателей (в воде), но и для воздуха тоже подходит.
Завихрения из последней ссылки -еффект более высокого порядка-нужно пройти порог числа Рейнольдса. Более того-он происходит из-за давления на рассеиватели (дым). Без дыма в чистом воздухе нет завихрений т.к. нет интеракции поглощения/рассеивания со звуковой волной и её момент не меняется.
Физика звука абсолютно схожа с физикой жидкости, причем во всем частотном диапазоне.
заверения возникают из-за того, что затопленная струя вытекает из горлышка не непрерывно, но периодическими порциями.
@@schetnikovпожалуй.. но при достатачно низкой амплитуде завихрений не будет-а импульс никуда не денется...Можно повысить частоту-при той же мощности амплитуда уменьшитея-но еффект останется.
Ещё идея для эксперимента: визуализируйте излучение илтразвукового источника с помощью дыма. При этом скорость движения частиц и завихрения будут зависеть от концентрации и размера дымовых частиц.
@@olegprus960 А как повысить частоту, если мы работаем на резонансной частоте? Тогда и остальные параметры поплывут.
очень похнавательно
Воздух движущейся в бутылку, реактивным моментом не обладает. Воздух движущейся из бутылки, создаёт обычную реактивную тягу. Всё элементарно.
Очень интересно. Получается, что струя получается за счёт "эффекта ниппеля" (аналогичного эффекту храповика), который, в свою очередь, "прощёлкивает" за счёт резонанса. Кадры с вихрями на 14:48, аналогичные иллюстрациям на 8:40 / 8:50 , этому не противоречат.
Влияет ли на эффект гибкость бутылки? Что, если повторить этот опыт со стеклянной бутылкой?
Добротность со стеклянной бутылкой должна несколько увеличиться.
В ютубе есть кадры, где снято эксперимент. Там замедленном кадре ясно видно воздух вибрирует в горлышке бутылки; выброс струйи нет.
Интересно, где сейчас эти юные физики.
Спасибо за ролик! А что, если у бутылки будет два отверстия, одно как от крышки, а другое не дне, то заметно меньше? Бутылки будут стоять, крутиться в ту же сторону или вообще в обратную?
А может ли сдвиг по фазе между колебаниями воздуха и стенок бутылки создавать избыточное давление?
И ещё, если запустить дым в бутылку и снять на большой скорости? Выдержки доступны до 0,001 с.
Лазерный луч можно также направить на стенку бутылки и померять колебания и фазу по отношению к струе.
@aypepa это называется резонанс звуковых волн, когда происходит определенный сдвиг по фазе. Из-за резонанс создается бОльшее звуковое давление, а легче этому давлению выйти через горлышко, чем пройти через стенки.
У меня появилось оригинальное обновление: когда мембрана движется она создаёт повышенное и пониженное давление в направление движения. После входе воздуха в бутылку он не может её покинуть с той же скоростью
скоростью поскольку есть внутренние стенки бутылки которые мешают его выходу, поэтому бутылка как бы накачивается давлением, что влияет на мембрану в обратном направление хода. Но поскольку она имеет привод который создаёт повышение усилия в обратном направлении то это приводит к потоку воздуха вокруг бутылки в направлении мембраны который затягивает воздух с повышенным давлением из бутылки. Что возможно создаёт тягу в обратном направлении.
Если поместить динамик внутри бутылки то эффект пропадёт.
Предлагаю измерить ход мембраны в обоих направлениях и потребление тока с и без присутствия бутылки
6:42 "лазерным ножом" лазерного меча у вас случайно нет?
Интересно, если использовать ёмкость с твёрдыми стенками или использовать в внутри ёмкости амортизационную структуру к примеру вату. Может эффект изменится.
И правда, мне показалось так сразу, по умолчанию, что это простые пластиковые полторашки. А ЕСЛИ СТЕКЛЯННЫЕ БУТЫЛКИ ИСПОЛЬЗОВАТЬ? Тогда только резонансная частота изменится или совсем по-другому всё пойдёт?
А конусовидность верхней части бутылки роли не играет? По-моему, там должна образовываться кумулятивная струя...
Играет, и весьма существенно. Только здесь струя всё-таки не кумулятивная; гидродинамики говорят о "затопленных" струях.
Величины эффектов нелинейности сжатия и вязкости струй можно попровать "развести" меняя их коэффициенты: влажность ии/или температуру воздуха, а ещё лучше - саму газовую среду (поставить вертушку в аквариум)?
Если взять трубу (тонкую и упругую, чтобы колебания были) и поставить впускные и выпускные клапана на противоположных торцах - реактивная сила будет?
Соплами можно минимизировать эффект разных струй во всасывании и выталкивании?
И вообще, на экране не разглядел, но количественная теория есть? Какие бутылки нужны для наибыстрейшей карусели? Какая форма звуковой волны?
И самое главное, не могу не спросить: КПД какой? 😊
А вы не смотрели в сторону пучностей. Ведь при резонансе они имеют место?
Это не звук в трубах, а резонатор Гельмгольца, с разнесёнными упругостью и инертностью. Посмотрите наш ролик о нём.
@@schetnikov А что за песня то была?
А можно уточнить, как зависит давление на чашку весов от положения динамика, находится он напротив горлышка или сбоку?
Думаю что давление от колонки давит не на дно, а на стенки бутылки. Если бутылки сделать жесткими, то такого эффекта может и не быть. 🤔
Всех с Новым Годом! 🎄
Интересно, а в воде возможно такое получить, если мензурки, например, использовать?
сжимаемость слоишком ничтожная.
@@schetnikov Точно! О самом главном и не подумал.
а температура воздуха в бутылке(струе) меняется при этом? Это возможно проверить (и померить)?
Если зделать барабан с несколько рядов бутылок, получиться акустический двигатель.
Мне кажется, добротность резонатора определена некорректно. Громкость (точнее, уровень звукового давления), по всей видимости, выражена в дБ относительно 20 мкПа. Максимальный уровень - где-то 105-106 дБ (исх. 20 мкПа). Половина уровня звукового давления - это минус 6 дБ от максимума, т. 99-100 дБ (исх. 20 мкПа). Посему 183 Гц следует поделить не на 5 Гц, а где-то на 1,5-2 Гц.
У нас на графике шкала громкости не логарифмическая в дБ, а просто квадрат амплитуды напряжения на выходе микрофона.
А кто сказал что воздух должен полностью в бутылку заходить? Рабочая зона воздуха обмена в районе крышки. Нелинейность сжатия позволяет достаточно быстро «глотнуть» порцию воздуха, чтобы потом с меньшей энергией «выплюнуть». Боковые стенки бутылки играют роль поршня, которые качают газ туда сюда.
За счет того что при сжатии стенок газ сжимается неравномерно, то в районе горлышка получается не площадь круга, а площадь конуса.
А в эксперименте с динамиком бутылка тоже издаёт звук? На фото струи из статьи видно, что из бутылки вырывается довольно крупная масса воздуха, хотя интуитивно кажется, что таким образом не будет создаваться чистый звук
да, конечно, но его не слышно на фоне звука колонки.
@@schetnikov получаемая реактивная струя - это то, что образуется в совокупности многих механических процессов, нечто интегральное, или струя является дискретной/импульсной, образуется каждый период резонанса? (речь о зафиксированном на фото вихре - 14:45)
получается импульс всасывания меньше импульса выхлопа? ну тогда Закон Сохранения Энергии нарушен....
Во-первых, вы, наверное имели в виду "импуьса", а не "энергии". А во-вторых - воздух летит в одну сторону, бутылка - в другую, наоборот, сохранение импульса во всей красе.
@@aleksandr_berdnikov нееет, импульс при вдохе не равен импульсу при выдохе, при одинаковой массе, скорость разная, а если энергия это эм вэ квадрат пополам, то и энергия вдоха не равна энергии выдоха. Вот тут разнеца энергий и компенсируется движением ( это выравнивающий импульс) а эта компенсационная энергия берется из звуковой волны.
@@КонстантинШарашов рад что вы видите, что сохранение энергии не нарушается (что она берётся из звуковой волны)
Поскольку бутылка не надувается и не сдувается, то можно считать, что порция воздуха входящая через горлышко и выходящяя равны. Видимо за счёт резонанса внутри бутылки скорость входящей порции воздуха значительно ниже той скорости с которой эта же порция вылетает из горлышка.
Если смотреть на то, что происходит снаружи бутылки, на всасывании воздух заходит в горлышко со всех сторон, а на выбрасывании движется в одном направлении.
@@schetnikov А это следствие скорости движения порции воздуха. Втекая в бутылку эта порция встречает сопротивление стоячей волны и сжимается, а вытекает в свободное пространство без значительного сопротивления.
Возникла идея опыта - поставить две разные бутылки напротив друг другу и посмотреть что будет происходить на разных частотах.
@schetnikov " на всасывании воздух заходит в горлышко со всех сторон, а на выбрасывании движется в одном направлении."
- Какая разница, как заходит воздух в 1 см от горлышка? В самом горлышке все струи складываются и скорости одинаковы.
@@ooligo4 подумайте о законе сохранения импульса. Или о фейнмановской вертушке. Если воздух вылетает из горлышка, возникает реактивная сила. А если воздух всасывается в горлышко, возникает ли сила, действующая в противоположном направлении? Ведь эта струя врезается в противоположную стенку...
@schetnikov
"подумайте о законе сохранения импульса. Или о фенмановской вертушке. Если воздух вылетает из горлышка, возникает реактивная сила. А если воздух всасывается в горлышко, возникает ли сила, действующая в противоположном направлении? Ведь эта струя врезается в противоположную стенку..."
-Допустим 2 молекулы движутся навстречу. Импульс = 0. Что их разворачивает на 90° и направляет в горлышко? - 3-я молекула. В это время дно бутылки бомбардируют молекулы с обеих сторон. И если есть разрежение , то бутылка будет двигаться в сторону разрежения.
А вот вам дилетантское рассуждение без формул. Оставим за скобками почему воздух входит в бутылку и выходит из нее, примем это как факт. Обратим внимание на объем воздуха в горлышке бутылки. Для того, чтобы войти в бутылку, он должен сжать воздух в бутылке и через этот сжатый воздух воздействует на стенки бутылки. На цилиндрической стенке противоположные силы компенсируются, а на дне остается горизонтальная составляющая. А при выходе этого объема воздуха из бутылки, он встречает гораздо меньшее сопротивление (по отношению к объему окружающего воздуха выходящий из бутылки объем - мизер и окружающий воздух практически не сжимается). И вот вам разность сил: при входе в бутылку воздух на нее давит, при выходе - нет.
Но обратно-то воздух потом заходит не потому что он подсжал воздух вне бутылки, а потому что подразрядил воздух внутри, так что давление там падает ниже атмосферного, и на этом уровне подробности те же рассуждения с давлением на дно дают противоположный эффект
@@aleksandr_berdnikov К сожалению очень многие не умеют абстрагировать задачу, в результате чего запутываются в деталях. Я предложил оставить за скобками причины, почему воздух в горлышке колеблется. Согласитесь, пик давления и пик вакуума в бутылке взаимно складываясь дадут ноль. Ну так и выбросим этот ноль, чтобы он нам не мешал. Останется только некий объем в горлышке, который то входит в бутылку, встречая сопротивление, то выходит из нее не встречая сопротивления. Вот тут при сложении ноль не получается. Остается вектор, направленный в бутылку.
То, что я описал, не является описанием реального явления, это абстракция. Ясно, что если рассматривать причины и события, то появятся колебания давления в бутылке и весь объем воздуха в бутылке, который то частично вырывается, то засасывается обратно и нам придется раскладывать кучу сил, и в конце концов, когда мы эти силы выявим и сложим, у нас появится конкретная неуравновешенная сила, которая будет двигать бутылку. Но мы затратим кучу труда на детальное решение, хотя нас просили просто показать "почему".
Просто мне эта задача напомнила задачу о мухе, летающей между двумя паровозами, которую можно решить с помощью высшей математики, вычислив предел бесконечного сходящегося ряд, а можно просто перемножить пару чисел - время на скорость. Так что не воспринимайте мое решение слишком серьезно.
@@Walker7745 А я говорю про то, что (при малых/линейных колебаниях) то сопротивление, которое испытывает входящий воздух, это то же самое, что и "причины по которым воздух в горлышке колеблется", и выходя он испытывает такое же сопротивление, только противоположного знака от понижающегося давления в бутылке. Чем ваши рассуждения более применимы к воздуху, нежели к грузику в горлышке на пружинке, подсоединённой ко дну? Он тоже входя испытывает "сопротивление" пружины, и выходя испытывает её "сопротивление" в другую сторону, так же как и воздух с сопротивлением "пружины" газа внутри бутылки. И для линейного течения, и для грузика передача импульса нулевая, всё сокращается.
@@aleksandr_berdnikov Вот видите, вы не понимаете мое рассуждение, потому что детализируете и снова упоминаете "понижающееся давление". Ну что, мне тоже начать повторять: "повышающееся" + "понижающееся" = 0, поэтому про изменения давления забываем, выносим за скобки?
Нет никакой пружинки. Пружинка это не модель. Есть бутылка с условно "твердым" воздухом и шарик в горлышке, который колеблется и бьет по этому "твердому" воздуху, а снаружи воздух не твердый и не сопротивляется.
Вам для понимания требуется обосновать силу, которая заставляет воздух в горлышке колебаться и без нее вы не можете, а я от этой силы абстрагировался и считаю сами колебания как данность. Значит просто игнорируйте мое объяснение, вы его все равно не воспримете и не примете. Не ловите меня на "ошибках" это просто другой подход.
@@Walker7745 ну, если подход ведёт к ошибкам, то грех на них не ловить)
Если вы убираете возвращающие силы "за скобки", то не можете потом использовать "удар по твёрдому воздуху в бутылке" - эта часть уже за скобками, уже учтена. А если её явно учитывать, то тогда надо и явно учитывать эту же силу на другом полупериоде, с которой она сокращается. Вы же "отскок" дважды учитываете: один раз когда его с притягиванием сокращаете, а потом ещё раз поверх отдельно. Получается что-попало, что средняя сила вообще линейно от амплитуды зависит.
Может быть это можно объяснить так же, как и просто давление звука? Когда бутылки резонируют, то они начинают направленно излучать звуковые волны из горлышек. Наверное, если заменить бутылки на динамики и подать на них звук, то тоже будет вращение
Рядом с динамиком тоже образуется воздушное течение, и по той же причине: несимметричное движение воздуха "туда" и "сюда". И похоже, что такие струйные эффекты сильнее всех прочих.
Хмм🤔
А что если изолировать горлышко от источника звука? звуковая волна будет слегка сжимать бутылку и выдавливать воздух создавая реактивную тягу
из-за вибрации на никой частоте самой бутылки и то что они находятся на разности звуковой волны и происходит движение
Добрый день. Можно вопрос. Резонатор Гельмгольца это гармонический осциллятор, поэтому р(t) это синус ( на пример). Почему же среднее давление выше атмосферного? Можно какие-то источники про такую воздушную пружину?
На малых амплитудах гармонический, а на больших уже нет, нелинейные поправки постепенно становятся существенными.
@@schetnikov Однако версия с нелинейностью сжатия воздуха мне представляется неприемлемой даже частично. Потому что она базируется на допущении, что линейные смещения воздуха относительно нейтрального положения при колебаниях почему-то равны в обе стороны (описываются точно синусоидой, например) - но для такого допущения нет оснований, ничто не заставляет их быть равными, и при учёте эффектов нелинейности они как раз не будут равными/строго синусоидальными.
Согласен, только я бы это выразил несколько иначе.
@tomankt " (описываются точно синусоидой, например) - но для такого допущения нет оснований"
- Звук - это точно синусоида давления или плотности. В этом демо с колонкой и свечами показано, что нет струи от колонки youtube_com/embed/OrXyolHP9AM .
@@ooligo4 значит амплитуда недостаточно велика.
🤝🙏
А мне кажется суть в том, что сама бутылка имеет разницу на выдув воздуха и на вдув в силу разной жёсткости своего каркаса. Попробуйте подышать бутылкой, вы достаточно легко сможете её смять высосав воздух, но не сможете надуть больше её размера. Объяснение про движение струи в одном направлении на выхлоп и всасывание воздуха со всех сторон, как объяснение разницы массопереноса в видео странно так как по сумме векторов просто должен колебаться цилиндр воздуха в горлышке. А вот именно когда этот цилиндр движется внутрь он должен раздуть жёсткий каркас бутылки что тяжело и возникает давление приводящее в движение бутыль, вот, а когда он движется обратно бутылка более податлива. Это как качок для велосипеда если закрыть выхлоп, вдавил, отпустил, шток отскочил, но ведь и корпус качка отскакивает). Разница по давлению в периоде есть только она объясняется по разному при накачке играет жесткость бутылки, при отпуске уже атмосферное давление. Для чистоты эксперимента нужно все тоже самое повторить для бутылок из тонкого стекла и бутылок из.. воздушного шарика)).. ;)
Опыт с ведром описан слишком кратко, чтобы понять, что он что-то подтверждает. На фото виден выброс дыма красного цвета и всё. Если этот выброс произошел в момент нагнетания воздуха в ведро, то это ничего не доказывает. Почему авторы не приложили видео эксперимента с ведром?
А что, если происходит некоторый небольшой резонанс звуковой волны в бутылке от её стенок (на это указывает и график зависимости от частоты), из-за этого мощность звуковой волны в бутылке немного увеличивается!?.. Вы не учли ещё один важный момент это акустический импеданс (сопротивление), звуковой волне легче выйти через открытое узкое горлышко в бутылке, чем пройти звуку через её стенки (звук вообще очень плохо проходит через препятствия, где есть большой градиент акустического импеданса). Поэтому и возникает тяга из горлышка.
Меня слегка заклинило. А разве полосу пропускания резонатора меряют не по уровню -3дБ?
Ну так -3дБ это и есть ослабление в два раза
децибелы на логарифмической шкале, а у нас на шкале отложен квадрат амплитуды сигнала.
Понял. Я то, сослепу, на телефоне решил, что шкала ли́нейная и показана амплитуда сигнала. А раз там мощность, то все правильно, действительно по -3дБ. Хотя, посмотрев на большом экране, обнаружилось, что по игреку вовсе дБ отложены.
@@fedormedin8861 это если по мощности, а там не очевидно было, в чём именно шкала.
Хотел бы я попасть на такой весёлый турнир :)
Приветствую! Давно смотрю ваш канал и, поскольку в ролике так или иначе поднята тема космоса, прошу вас сделать ролик на тему соблюдения или несоблюдения 3го закона Ньютона в абсолютном вакууме космоса. В основном все оф. источники как молитву повторяют одно и тоже, что мол в абсолютном вакууме ракета отталкивается от струи своего же племени, которая вырывается из сопла ракеты, таким образом сообщая себе поступательное движение вперёд, т.е. в сторону противоположную от выброса пламени, т.е импульса. Другие же, сомневаются в этом, аргументируя свои сомнения тем, что вакуум на то и вакуум, что это абсолютно пустое пространство, настолько разряженное в плане плотности вещества, что любой импульс, произведённый выбросом ракетного топлива, будет тут же поглощен этим самым вакуумом с той же силой и скоростью с которой он был произведён, а энергия импульса будет равномерно распределена в относительно пустом пространстве вакуума космоса, поэтому ракета не сдвинется с места. Она может двигаться только в пределах атмосферы, не потому что там есть кислород необходимый для хим реакции сжигания топлива, а потому что там струя пламени, в свою очередь, "опирается" на газовый состав атмосферы, тем самым соблюдая 3й закон.
Очень хотелось бы толковый ролик на эту тему, желательно с формульной частью.
С уважением!
На этом канале есть несколько роликов про реактиное движение (один так и называется), можете их посмотреть. Для понимания механизма реактивного движения они полезны, но буквально ваши контраргументы там, конечно, не обсуждаются. Для начала, чтобы на них ответить "с формульной частью", надо хотя бы чтобы у предлагаемой альтернативы была какая-то - формульная - модель, которую можно было бы обсуждать, а не общие мистические слова про поглощение импульса вакуумом, которые непонятно что значат. Ну и я надеюсь, вы понимаете что на практике такого рода вопросы быле оставлены позади сто лет в обед, и всё рассчитывают на практике по сохранению импульса?..
@aleksandr_berdnikov все бы ничего, если б я не слышал про поглощение от специалиста Байконура, а расчеты все там производят с учётом маневров сугубо в атмосфере, т.е. это и набор необходимой скорости и окно выстрела в сторону удаленного планетарного тела и просчет прохода возле него по специальной касательной, чтобы намеренно изменить или поправить траекторию и уже тем более все маневры для возвращения объекта от удаленного космического тела так же производятся в пределах его даже незначительной атмо- и магнитосферы. Другими словами мне дали понять, что про 3й закон Ньютона в открытом космосе просто молчат, а двигатели там не работают не потому что чтобы не расходовать топливо, а по вышеописанному и отнюдь не мистическому принципу поглащения любого импульса этим самым вакуумом. С юмором относиться к этому можно, но смеяться бесполезно, ибо видели бы вы глаза этого человека, когда он шопотом говорил мне эти вещи, а лично я могу доверять этому человеку. Лишь через 10 лет после его смерти я решился таки задать этот вопрос на канале который имеет отношение к физике. С.П. Королев, говорят также был осведомлен об этом, но это не рен ТВ, поверьте
@@usonc и Нобелевские лауреаты иногда под старость в маразм ударяются, а так-то непризнанных гениев, открывших новые принципы мироздания полно, у каждого на свой лад, на всех времени не напасёшься, поэтому обычно если и разбирают какие заблуждения, то только самые распространённые и/или физически содержательные, а ваше "трение об вакуум", насколько я понимаю, ни к тому ни к другому не относится (это даже не трение, поскольку полёт по инерции, видимо не отрицается, но в отсутствии какой-либо конкретики непонятно какая (математически явная) модель предлагается). И да, реактивную тягу в вакууме используют постоянно, гравитационные манёвры и прочие корректировки траектории, посадка на - и взлёты с - тел без атмосферы, да и вобще любой вывод на любую орбиту в вакууме и сход с неё (орбита периодична, чтобы с неё слезть, нужно силу приложить находясь на ней, и, аналогично, чтобы на неё встать, нужно силу приложить уже там находясь)
Что заставляет воздух двигаться в и из бутылки?
А почему просто не сказать, что бутылка фокусирует звук в одном направлении, а реактивная сила возникает из-за давления звуковой волны в этом направлении? Нелинейные эффекты не должны ничего объяснять, т.к. они усредняются за несколько периодов и перестают влиять. Сколько воздуха бутылка заглатывает, как акула, столько и отрыгивает и должна колебаться на месте, если бы не было направленности звуковой волны, которая давит на донышко.
Интересно, у такого "движителя" какой КПД? 0.5% будет?