Het geluid van druppelende water uit de kraan

Onlangs hebben wetenschappers de puzzel achter een van de meest herkenbare en irritante huishoudelijke geluiden opgelost: het geluid van druppelend water. Cruciaal, ze vonden ook een gemakkelijke oplossing om het te stoppen, en de meesten van ons hebben die oplossing in onze keukens gevonden. Wetenschappers van druipende kraan hebben de puzzel achter een van de meest herkenbare en irritante huishoudelijke geluiden opgelost: het geluid van druppelend water. Cruciaal, ze vonden ook een gemakkelijke oplossing om het te stoppen, en de meesten van ons hebben die oplossing in onze keukens gevonden. Met behulp van ultrasnelle camera's en moderne audio-opnametechnieken, Onderzoekers van de Universiteit van Cambridge hebben ontdekt dat de “plink, plink” Het geluid dat wordt geproduceerd wanneer een waterdruppel het oppervlak van een vloeistof raakt, wordt niet veroorzaakt door de druppel zelf, maar door de trilling van kleine belletjes die gevangen zitten onder het wateroppervlak. De belletjes dwingen het wateroppervlak om zichzelf te laten trillen, het aandrijven van het luchtgeluid als een zuiger. In aanvulling, de onderzoekers ontdekten dat de oppervlaktespanning veranderde, zoals het toevoegen van afwasmiddel, zou het geluid kunnen blokkeren. De bevindingen zijn gepubliceerd in het tijdschrift Scientific Reports. Al worden mensen al generaties lang wakker door het geluid van druppelend water uit een lekkende kraan of dak, de exacte bron van het geluid is nooit bekend. Dr. Anurag Agarwal van de afdeling Engineering van de Universiteit van Cambridge, die de studie leidde, gezegd: “Er is veel gedaan aan de fysica van druppelende kranen, maar aan het geluid is niet veel gedaan. “Maar dankzij moderne video- en audiotechnologie, we zijn eindelijk in staat de bron van het geluid te achterhalen, die ons kan helpen het te stoppen. "Agarwal is hoofd van het akoestieklab en onderzoeker aan het Emmanuel College, die voor het eerst besloot het probleem te onderzoeken toen hij een vriend bezocht die een klein lek in zijn dak had. Agarwals onderzoek onderzocht de akoestiek en aerodynamica van de lucht- en ruimtevaart, huishoudelijke apparaten en biomedische toepassingen. Hij zei: Toen ik wakker werd door het geluid van vallend water, Ik begon erover na te denken. “De volgende dag, Ik besprak de kwestie met mijn vriend en een andere gastonderzoeker, en we waren allebei verrast dat niemand echt antwoord gaf op de reden voor de stem. "Agarwal werkte samen met Dr. Peter Jordan van de Universiteit van Poitiers (die tijd doorbracht in Cambridge via een Emmanuel College-beurs) en senior Sam Phillips over een experiment om het probleem te bestuderen. Hun apparaat maakt gebruik van een ultrasnelle camera, microfoon en hydrofoon om waterdruppels op te nemen die in de tank vallen. Waterdruppels zijn al meer dan een eeuw een bron van nieuwsgierigheid voor de wetenschappelijke gemeenschap: de eerste foto's van invallende waterdruppels zijn gepubliceerd in 1908, en sindsdien hebben wetenschappers moeite gehad om de bron van het geluid te vinden. De hydrodynamica van waterdruppels die op een vloeistofoppervlak terechtkomen, is algemeen bekend: wanneer een waterdruppel een oppervlak raakt, het veroorzaakt de vorming van een holte, die snel terugveert vanwege de oppervlaktespanning van de vloeistof, waardoor de vloeistofkolom stijgt. De holte kaatste te snel terug nadat de druppel insloeg, waardoor kleine luchtbellen onderwater vast komen te zitten. Eerdere studies hebben de hypothese geopperd dat de “Prik” geluid wordt veroorzaakt door de impact zelf, holteresonantie of een onderwatergeluidsveld dat zich door het water voortplant, maar dit kan niet experimenteel worden bevestigd. Dat ontdekten onderzoekers van de Universiteit van Cambridge in hun experimenten, enigszins contra-intuïtief, de eerste plons, de vorming van een holte en het uitstoten van vloeistof werden allemaal effectief tot zwijgen gebracht. De bron van het geluid zijn de onderschepte bellen. Philips, nu een PhD-student op de afdeling engineering, gezegd: “Met behulp van hogesnelheidscamera's en zeer gevoelige microfoons, we waren voor het eerst in staat om de oscillaties van bellen rechtstreeks waar te nemen, waaruit blijkt dat bellen de belangrijkste aanjager zijn van onderwatergeluid en de unieke ‘plink’’ geluid aan boord. “Echter, het geluid in de lucht is niet alleen een geluidsveld onder water dat zich naar de oppervlakte voortplant, zoals eerder werd gedacht, Om voor de “baseren” significant zijn, de opgesloten luchtbellen moeten zich dichtbij de bodem van de holte bevinden, veroorzaakt door de impact van de val. De bellen drijven vervolgens de oscillatie van het wateroppervlak op de bodem van de holte aan, zoals een zuiger die geluidsgolven de lucht in stuurt. Dit is een effectiever mechanisme waardoor onderwaterbellen het geluidsveld in de lucht aandrijven dan eerder werd gesuggereerd. Volgens de onderzoekers, terwijl het onderzoek uit pure nieuwsgierigheid werd uitgevoerd, de resultaten kunnen worden gebruikt om effectievere manieren te ontwikkelen om regenval te meten, of om overtuigende synthetische geluiden te ontwikkelen voor waterdruppels in games of films, die nog gerealiseerd moeten worden.