а ларчик просто открывался) Спасибо за то, что показали сам процесс поиска правильного подхода, а не сразу готовый эксперимент!

Как это здорово когда сами авторы в таких, казалось бы, несложных задачках сами открывают что-то новое для себя)

Вот теперь бы рассмотреть распространение крутильных колебаний... Это интерес не совсем праздный, крутильные колебания тонкой проволоки, диаметром в полмиллиметра и длиной около 10 метров (свёрнутой аккуратными витками) использовали в устройстве старого калькулятора в качестве запоминающего устройства, звук, введённый вблизи одного конца с помощью пъезокристалла на рычажке, чтобы возбудить именно крутильные колебания, на другом конце преобразовывался снова в электрическое напряжение с помощью проволочки и магнита, электрический сигнал усиливался и подавался на входной пьезокристалл, так что память (двоичное число) существовала в виде звука, бегущего по проволоке. Для исключения отражения от торцов концы проволоки демпфировались погружением в силикон.

Спасибо большое Вам за такую нужную работу! Даже взрослым интересно, не только детям!

как всегда, превосходная подача, спасибо :)

Спасибо! Не переделывая слишком сильно установку, можно проверить результат по-другому: возьмите пьзозажигалку, разберите ее и извлеките пьезоэлемент. Он, - есть прекрасный ультразвуковой микрофон. Приклейте его к противоположному от удара торцу и подсоедините его к осциллографу. Усилители не требуются. После удара на осциллографе Вы (и мы) увидем серию отражений ударной волны.

Заметил как-то, что примерно 300 миллиметровый стержень В95Т1 диаметром 20мм на удар реагирует гораздо глуше чем такой же из Д16Т. Я думал, что твёрдость влияет только на частоты, а тут прям как буд-то что-то поглощает внутри материала.

Спасибо! При определении способом удара по контакту также возникают колебания в неподвижной части, они, кажется, всё и портят. Лучше всего стержень звучит если его держать рукой за середину, так гасятся поперечные колебания (низкой частоты) и гармоники продольных. Проблема определения скорости звука по времени прохождения действительно, в том что для точного измерения импульс должен быть коротким и с резкими краями, при проходе импульс размазывается, и чем он короче, тем сильнее, полоса частот преобразователей также ограничена. Также, короткий импульс переотражается внутри преобразователей. Наилучшие результаты при своей простоте показал резонансный способ, когда к одному торцу стержня присоединяем излучающий пьезоэлемент, подключенный к генератору, а к другому - приёмный, подключенный к вольтметру или осциллографу. Чтобы уменьшить их влияние на резонансную частоту, присоединение должно быть "слабым", точечным, например, просто прислонить к торцам вертикального стержня с неровными, какие есть, торцами, стержень ставить например на тряпку для звукоизоляции. Резонанс чётко виден по возрастанию напряжения на приёмном пьезоэлементе и слышен. Мы определяли так скорость звука при разработке ультразвуковых колебательных систем, расчётная частота хорошо совпала с измеренной.

Не все ролики смотрю (по интересам), но обожаю и канал, и подачу). Спасибо за это

Большое спасибо за Ваш труд

Огромное спасибо!!!

Ещё придумал какие замеры можно попробовать производить: 1. взять два гитарных звукоснимателя (или сделать их аналог из катушек и магнитов), 2. разместить звукосниматели рядом с противоположными концами стержня. 3. Подключить звукосниматели к стерео-рекордеру 4. В момент удара по стержню возникнет транзиент. Звук с ярко выраженной атакой. В первом и втором канале эти пики будут разнесены во времени. 5. Зная время между пиками транзиентов и расстояние между звукоснимателями, можем вычислить скорость распространения звука в стержне. Чем выше будет частота дискретизации при записи, тем выше точность полученных замеров.

Спасибо, интересное видео!

Молодцы! Гениальное просто!

Спасибо. Очень интересно.

Образование - великая вещь. Спасибо, что популярно продвигаете науку. Это очень нужное дело.

Спасибо! Просмотрел эксперимент, прочитал комменты. Молодцы!!!

Какие же вы всё таки Молодцы! Какой замечательный познавательный материал производите! Школа XXI века? Да вот же она! Браво!

Думал сразу, что из-за деформации время контакта может удлиняться и скорость занижаться.

Андрей Иванович, спасибо за ролик. Как всегда, увлекательно и есть над чем подумать. Замечу, что время столкновения одинаковых упругих шаров: 1) зависит от от их относительной скорости, 2) обычно значительно превышает время распространения упругой волны в пределах шара ("Квант", 1993, №9). При столкновении упругих стержней (в вашей интерпретации) оказалось иначе.

Мы 10-А класс просмотрели Ваш эксперимент, эту тему мы прошли теоретически и решали задачи по учебнику, но мало информации о влиянии длины стержня на распространения волн и расчет по формулам, которые "не работают" при таких геометрических размеров стержня.

Спасибо!

Здравствуйте, классное видео

Великолепная постановка эксперимента!

Браво!

Молодцы!

Так можно измерения сделать проще. И при этом увидеть дисперсию, то есть зависимость скорости от частоты. Если такая есть. На одном конце телефон, на другом микрофон. И все это на двухлучевой осциллограф. К телефону подключать генератор синусоиды или импульсов. На высоких частотах телефон и микрофон заменить на пьезоэлементы. Погрешность телефона и микрофона легко найти, если сделать измерения на двух стержнях разной длины. Возможно микрофон надо вешать не на самом конце, а отступив. А в конце лучше установить поглотитель отраженного сигнала.

Интересная мысль соотнести частоту колебаний с длиной стержня. Никогда не приходило в голову. Действительно, гениальные идеи как правило просты.

Спасибо за ролик, и особенно, за нестандартную идею, как по времени контакта определить скорость распространения волны. Но всё-таки должен сказать, что приведенная формула скорости распространения волны относится к плоской волне в бесконечной среде, а не в стержне. Для стержня скорость распространения существенно меньше. В этом случае материал реально обладает меньшей продольной жесткостью, поскольку он при сжатии/растяжении в продольном направлении одновременно получает возможность расширяться/сжиматься в поперечном, тем самым, снижая свое сопротивление сжатию/растяжению. Этот эффект определяется коэффициентом Пуассона материала. Чем он больше, тем сильнее ослабляется скорость в стержне по сравнению со скоростью в сплошной среде. У резины этот коэффициент большой, поэтому скорость продольной волны в резиновом стержне может быть в разы меньше её скорости в сплошной резиновой среде.

Спс

интересный опыт, кто захочет может откроет через него науки любой глубины и широты аналогии. вплоть до каких-нибудь современных метаматериалов :)

А где можно задать вопрос? Я столкнулся с эффектом который мне мешает работать, но я не могу понять почему так происходит. Вот если есть пачка чего то плоского, листы плотной бумаги... В моем случае это керамические плиты переложенные листами плотной бумаги. Берешь верхнюю плиту и поднимаешь, но нижний лист как бы прилипает к плите и летит за ней... потом отваливается и падает непредсказуемо. Похожая ситуация: Пачка листов бумаги. хватаешь присоской верхний лист... а вот и не хрена, следом поднимается еще один... Мы наловчились и даем манипулятору паузу. Предмет берем, приподнимаем на пару сантиметров и даем паузу... нижний лист успевает отвалиться. Но это сильно снижает быстродействие линии... мы вынуждены были поставить 2 манипулятора и разбирать одновременно 2, а кое где сразу 3 - 4 пачки. По логике лист должен оставаться внизу... но против сил гравитации он взлетает. Почему и как с этим бороться? Я так догадываюсь, что это связано с появляющимися в момент разделения пачки электростатическими зарядами. Эмпирически установлено, что если верхний лист взять присоской за середину придерживая края, с тем чтобы сначала оторвать середину, слегка согнуть верхний лист, то пачка его отпускает и не летит следом. Но у меня керамика, она не сгибается...

Отличный опыт. Респект и уважение!

Когда я учился в школе, то я частично прочитал книгу "Занимательная физика". Автора книги не помню. В книге были изображения, скопированные из юмористического журнала. На изображениях был показан заключенный, находящийся во дворе тюрьмы. К ноге заключенного была на цепочке прицеплена гиря, чтобы он не сбежал. Затем заключенный раскрутил себя как балерина и, используя силу инерции гири, перебросил себя через забор тюрьмы. Автор книги утверждал, что такое невозможно, так как силы взаимодействия гири с заключенным являются внутренними. Тогда я не понял доводов автора. Потом у меня появились более глубокие знания по теоретической механике и я пришел к выводу, что доводы автора являются ошибочными. Такое может быть невозможным, потому что мускульной силы заключенного недостаточно, чтобы придать себе достаточно большую угловую скорость, или потому, что у заключенного нет достаточно точек опоры, чтобы удерживать себя в равновесии до того момента времени, пока его угловая скорость не станет достаточно большой. А внутренние силы здесь не при чем. Внутренние силы могут сдвинуть с места центр масс механической системы, когда им на помощь приходят внешние силы. Доказательством тому служит движение автомобиля.

Интересно. Осталось непонятным - чем отличается теория для тонкого стержня от не тонкого? Под теорией для тонкого стержня понимается просто теория одномерной продольной волны? Или в ней ещё что-то учитывается, например изменение поперечного сечения стержня?

в algodoo при понижении simulation speed можно увеличить simulation frequency в options-simulation для плавного слоумо

Ох... вспомнились мне почему-то измерительные практикумы по электродинамике и оптике. Практически 15 лет прошло уже.

Кажется, что в вашем первом эксперименте "массивный груз" был не слишком массивный, а кроме того - немного деформируемый. Поправки на смещение точки контакта могли бы почти полностью привести экспериментальный результат к теоретическому. Еще было бы интересно измерить зависимость времени контакта от степени неровности стержня.

Мне вот что интересно, стержень имеет упругость. Значит он останавливается не мгновенно, и когда передняя часть уже стоит, задний его конец всё ещё двигается вперёд. При этом сила, стремящаяся стержень отбросить нарастает, а сила инерции, толкающая стержень вперёд, спадает. Может ли быть так, что задний конец стержня всё ещё будет стремиться вперёд, когда передний конец уже оторвался от препятствия?

Пётр Земсков, Алексей Савватеев, Николай Андреев, Павел Виктор, Александр Бебрис, а так же Андрей и Алексей с канала Get a Class - вы очень крутые учителя, которых нам сильно не хватало в школе в своё время...

При проверке генерируемой частоты надо добавлять поправочный коэффициент, т.к. Вы замеряете частоту в воздухе, а не на самом стержне(приклеить пьезодинамик - достаточно просто), и в микрофон будет приходить не один спектр колебаний, а несколько, со сдвигом фазы и наложением, что несколько сдвигает результирующую частоту.)))

Можно также проводить вертикальный удар, сбрасывая стержень и сравнить результаты с подвешенным. Время контакта может оказаться короче из-за меньших поперечных колебаний.

Еще на результат может влиять кристаллографическая текстура, которая возникает при прокатке или волочении прутка. Вследствие анизотропии свойств в результате деформации кристаллики (зерна) металла приобретают определенную преимущественную ориентировку кристаллической решетки, что определяет анизотропию того же модуля Юнга уже на макроуровне. Разница по величине модуля упругости в направлениях [111] (диагональ кубической элементарной ячейки) и [001] (ребро элементарной ячейки) для алюминия 1,2 раза, а для железа более, чем двукратная.

Мне так кажется, или оно так и есть, но ваш эксперимент отличается от расчётного по той причине, что стержень расположен на двух опорах. По центру стержня создаётся момент изгиба (хоть и минимальный, но он влияет на чистоту эксперимента). Поэтому волны распространяются не только вдоль стержня, но и поперёк продольной оси. По идее, стержень должен лежать полностью на опоре (без консолей). Но и в этом случае поперечные волны будут присутствовать в виде реакции опоры на стержень, что приведёт к расхождения от расчётных.

Как всегда молодцы, ро на пи - звучит круто )

👍👍

А если через стержень при помощи кабелей, подвешивающих его горизонтально, подключить электричество. Будет ли что-то меняться в опыте? Влияет ли электричество на ударную волну?

Хомус (варган) исследуйте, там много интересного!

Сразу возникает вопрос о протекании физики соударения и распространении волн, когда объекты при соударении движутся на *СВЕРХЗВУКОВОЙ* скорости.

Найс👍

Плотность алюминиевых сплавов лежит в пределах от 2,64 г/см3 до 2,85 г/см3? (АМг6 - 2,64; В95 - 2,85) Даже плотность чистейшего металла переменна, так как зависит от внутренней структуры, которая возникла при его изготовлении, например, размера кристаллических зерен.

Добрый день. Возникает вопрос, модно ли скоррсть реакции металла на деформацию приравнивать к скорости звука и моделировать процесс распространения звука, как реакцию последрвательнрсти упруго связанных элементов. Допустим, стержень не 1 метр, а условно бесконечный. В таком условии в предложенной модели реакции на деформацию вообше не ьудет.

Скорость воспроизведения увеличить до 1.25!👍

Вопрос ещё сложнее Вы изменили скорость волны деформации в металле, а звук образуется путем излучения колебания в воздушную среду с поверхности колеблющегося металла А в самом металле он не распространяется

Здравствуйте. В пространстве космоса надо двигать космический корабль, с постоянным ускорением для создания эффекта гравитации на борту. Масса его 1т., значит и тягу надо дать 1т. Но ведь скорость его приблизится к скорости света, и дальше должны быть "проблемы". Я не умею это по человечески посчитать, чтобы учесть эти "проблемы". Интересно какой скорости можно достичь, если мощность двигателя ограничена 1МВт в час. Возможно, здесь помогут разобраться в задаче.

А не может ли быть такого, что часть звуковой волны внутри стержня идёт не строго вдоль оси стержня, а подобно свету внутри оптического волокна, то есть с многократным переотражением от стенок стрежня. То есть путь не-прямой волны окажется длиннее, и стержень начнёт отскакивать от мишени только когда все волны, и прямые, и запаздывающие, пройдут? А ещё стержень не совсем прямой, а значит может в процессе удара может ещё немного изгибаться, и значит и отскакивать начнёт чуть позднее - когда выпрямится. А если стержень будет заметно изогнут, то и без осциллографа будет видно, что время его контакта куда больше.

5+!!!)))

А правда что самые высокие колебания будут на самом конце стержня? Компания Graphiteleader давно запатентовала систему O.S.S. где бланк спиннинга специально заканчивается под катушкодержателем с демпфером. А не идет до самого конца комля спиннинга как у остальных производителей цельным куском. По их заверением это повышает тактильную чувствительность именно в том месте где находится рука рыболова. Ловил многими спиннингами от ГЛ и одним даже владел. Но особой разницы с другими брендами без этой системы не заметил.

Очевидно же, что в первом способе наделали ошибок: 1. Съём показаний вёлся с резистора, т.е. фактически измеряли не напряжение, а ток в цепи. Разница в переходных процессах тока и напряжения колоссальна. Кто работал с осциллографами не для баловства, а по реальной работе с линиями связи или по теме ШИМ знает, о чём речь. 2. Использованы длинные провода от источника питания и плюсом вся длина стержня, что создаёт вредную индуктивность в цепи. Источник питания следует подключать максимально близко к месту контакта (т.е. короткие провода), и проводок от источника полагается подцеплять именно к тому концу стержня, который ударяется о груз, чтобы свести индуктивность к минимуму. 3. Завышенная индуктивность не позволяет электрическому току прерваться скачком, в частности: в момент отрывания стержня от груза возникает маленькая электрическая дуга, из-за которой ток течёт дольше, чем реальное время контакта стержня и груза. 4. Время по осциллограмме надо измерять исключительно между началами основных переходных процессов, а не как показано в ролике (почти посередине переходных процессов). При измерении напряжения (а не тока, как в ролике) переходные процессы отображаются гораздо более чётко. При этом сглаживающие фильтры в осциллографе надо отключать насколько это возможно (переключение на максимальные частоты).

Занятно, весьма! Но затухание колебаний тоже даёт маааленькую погрешность...

Вот немного другая установка для подобного эксперимента. ukposts.info/have/v-deo/fKGZjKl8noJ-q2Q.html

Простите меня господа, а как возникает собственная частота в стержни? Имею ввиду в самом самом начале. Спасибо за ваш труд.

При эксперименте "с отскоком", в стержне возникает не только продольный импульс сжатия, а ещё и поперечные колебания.

Вот лучше бы в школе такие ролики показывали, чем никудышные учителя "преподавали"... Спасибо)

А какая торсионная скорость распространения волны давления в круглом стержне?

какая связь между скоростью звука в металле и скоростью отскока стержня ?

Т.е., подождите, длинные волны в вдоль тонкого стержня распространяются быстрее чем короткие? Или наоборот?

Стерженнь не ударялся о груз со скоростью 5100м/с, так от куда же берётся такая высокая скорость распространения колебаний, всё равно не понятно.

А эта чёрная, якобы, "массивная" блямба, о которую ударяется тонкий стержень, разве не привносит свои поправки? Ведь, строго говоря, вы измеряли нечто "среднее" между результатами для тонкого стержня и чёрной блямбы. Наверное, более корректно было бы "зекрально симметрично" соударять два одинаковых подвешенных стержня. И, кстати, ваша электрическая цепь - это RC цепочка. А у неё тоже есть свои временнЫе характеристики. И искра, по идее, какая-то должна быть, что удлинит время контакта. До кучи, стержень сколько-то будет притягиваться к чёрной блямбе по закону Кулона. А, с другой стороны, сила тяжести будет его отводить прочь.

Просим повторить эксперимент с прямым замером скорости звука с помощью пьезоэлементов!

7:09 а что за пик на 2100?

Смотря на левый конец стержня, подумал что на нем находится тензорезистор - что было бы вполне логично - наиболее простой вариант - замерить время контакта и время прохождения волны через стержень по всплеску возмущений на тензорезисторе)

А когда по формуле вычисляли теоретическую скорость звука, кроме диапазона модуля Юнга может и диапазон плотностей надо было учитывать?

И еще интересно, можно-ли применить резонанс колебаний стержня к расчету скорости звука в нем.

Меня мучает вопрос, если стенд был бы вертикальным, а не горизонтальным, было бы тоже самое? Ну на примере машины Копер.

Так и не понял, как длительность соприкосновения с препятствием и скорость распространения звука в данном материале соотносятся друг с другом. Если бы трубка из этого же сплава была намного массивнее, разве время соприкосновения не было бы больше? А если бы сила гравитации была меньше или больше, а если бы длина подвеса была другая???

Вопрос: Как будет меняться скорость звука от температуры прута?

Мысли по ролику такие у меня возникли: В законе Гука есть допущение, а именно удар должен быть абсолютно упругий. В реальности удар, я так понимаю, не абсолютно упругий, а значит есть остаточная деформация. Второй момент меня смущает подвес на нитях. По аналогии с приклеенной шайбой к концу стержня, нити так же ,как я думаю, меняют звуковой спектр стержня при ударе по нему. Думаю можно поменять методику и прикрепить стержень консольно к звукоснимателю вертикально это снимет напряжения в стержне на изгиб при горизонтальном подвесе..

У меня вопрос не совсем по теме ролика. Если взять обычный бытовой холодильник, и включить его в режим +5 градусов. Только в одном случае он будет работать в комнате с температурой воздуха +20 градусов, а в другом случае при +5 градусах, в каком случае холодильник будет потреблять меньше электроэнергии?

İ am physics teacher from Azerbaijan

Спасибо. О пытливый ум куда ты нас заводишь?))

обьясните видео - сверхпроводник в индукционном нагревателе ukposts.info/have/v-deo/eWWHg6F-iqurtWg.html

А как работает тонкая пластина на торце? Почему она гасит ВЧ?

Как работает электро измеритель. Нужно понимать это.

У меня такой вопрос: можно ли сказать, что в первом опыте с коротким импульсом измерялась групповая скорость, а в опыте по резонансной частоте - фазовая?

Но что, если, например, представить колесо вращающееся, у которого диаметр постоянно растет. Ведь чем дальше от центра, тем больше будет скорость. Есть ли у этой скорости предел?

Прежде чем задавать какие-то вопросы, хотелось бы понять суть первого эксперимента. Точнее, связь между временем замкнутого состояния контакта и скоростью распространения импульса в стержне. Для меня неочевидно, что они кореллируют. Тем, для кого "само собой разумеется" реагировать необязательно. Я для вас безнадежен 😉.

Уж если стержень и подвешивать, то за узел/узлы. Нет?

А что если взять 2 микрофона и записать их в стерео, первый с одного конца, второй с другого, может проще получилось бы?

Коэффициент пуассона

То есть, получается, что скорость звука зависит от длины волны? Интересно, а в электрических длинных линиях скорость волны может зависеть от длины импульса?

Я было подумал, что скорость уменьшелась за счёт оксида алюминия.

Подождите, не понял. А почему вообще скорость распространения звука внутри стержня хоть как-то связана с его упругостью и массой, которые, как мне кажется, и влияют на длительность замыкания с площадкой?

не увидел скорости звука....

Так и модель с грузиками - далека от идеала

Время контакта увеличено за счет упругости стержня и электрического контакта. Это и дает ошибку увеличивая время контакта.

Извините но где замер прохождения звука ? Источник звука - стержень - приёмник звука . И на осциллографе время ? Этого я не увидел.

Ого, кто-то знает про algodoo

Интересная тема для разбора ukposts.info/have/v-deo/pZSlfHmuh6h2ln0.html

В теории практика от теории ничем не отличается, но на практике это не так.