Aktivita I

Řešení IV/VI

Lití vody do sklenice

Vzduchový sloupec v nádobě (od otevřeného hrdla k vodní hladině nebo ke dnu nádoby) se chová jako píšťala s otevřeným koncem. Cákající voda vytváří zvuk s opravdu širokým spektrem frekvencí. Jedna z frekvencí odpovídá nejnižší rezonanční frekvenci vzduchového sloupce. Tato frekvence se ve sloupci zesiluje a my slyšíme část tohoto zvuku, který opouští nádobu. (Slyšíme také slabší zvuk, který přichází přímo od cákání).

Rezonanční frekvence závisí nepřímo úměrně na délce vzduchového sloupce. Takže, jak se nádoba plní a délka sloupce klesá, rezonanční frekvence vzrůstá. Tak přímo ze zvuku můžeme určit, kdy je nádoba téměř plná.

Zvuk vřící vody (začátek...)

Zvuk, který vydává konvice s vodou uváděnou do varu, se postupně mění. Začíná jako občasné zasyčení a narůstá do nepřetržitého syčení. To způsobují bublinky vzduchu, které se vytvářejí na drobných škrábancích a trhlinách dna konvičky. Narůstající teplota dna žene rozpuštěný vzduch z roztoku a ten vytváří bubliny. Když se bubliny tvoří, tlak vzduchu uvnitř bubliny se snaží bublinu nafouknout, ale povrchové napětí (způsobené přitažlivostí molekul vody) se snaží zmenšit povrch bubliny. Malá bublina s velkým zakřivením má velké povrchové napětí, takže zaniká. Proto bubliny nevznikají v celém objemu vody ani těsně nad povrchem dna. Nicméně mohou vznikat v prasklinách či škrábancích dna, kde začínají s méně zakřiveným povrchem a tím relativně malým stlačováním povrchovým napětím. Jak bubliny rostou, chvějí se a tak vysílají zvukové vlny vodou a stěnami konvice – společný zvuk od všech bublin vytváří výsledné syčení. Když bubliny dostatečně zvětší svůj objem, vztlaková síla je odtrhne ode dna a vynese k povrchu, kde prasknou se sotva znatelným šplíchnutím.