Z kolegą chcemy wykonać doświadczenie polegające na rozbijaniu kieliszka za
pomocą dźwięku. Cały problem polega na tym, że on gdzieś widział takie
doświadczenie jednakże pamięta z tego niewystarczająco dużo, by to zrobić.
Na google nie znalazłem podobnego eksperymentu, więc zwracam się do Was z
proźbą o trochę teorii, żebyśmy wiedzieli jak to ugryźć.
Z tego co wiem, polega wszystko na tym, że ustawiamy kieliszek, głośnik i
coś przeszkadzającego dźwiękowi w rozchodzeniu się między nimi. To coś
(płytka jakaś?) ma dziurę w środku (kształt jest ważny?). Po wydostaniu się
z głośnika kieliszek się tłucze. Tylko jak to zrobić bardziej szczegółowo?
Czy rodzaj szkła, z którego kieliszek jest zrobiony ma znaczenie?
Mam nadzieję, że za bardzo nie namieszałem. Dziękuję z góry za wszelką
pomoc.
Pozdrawiam, stahu
Tak na goraco... Pomysl przedni; mozna nagrac niezly filmik. Po pierwsze
trudno bedzie znalesc odpowiednie kieliszki. Nowoczesne wyroby szklarskie sa
hartowane; polega to na tym, ze gotowy wyrob jak szklanka czy kieliszek
nagrzewa sie powierzchniowo i szybko studzi. Proces ten powoduje, ze
zewnetrzna warstewka szkla, kosztem wewnetrznej, jest sciskana co skutecznie
utrudnia powstania koniecznych do pekniecia naprezen rozciagajacych. Dzieki
temu taka szklanka napelniana wrzatkiem nie peka. Takie szklo do doswiadczenia
sie chyba nie nada. Najlepsze beda "krysztaly" jest to szklo olowiowe, ktore
ma duzy wspolczynnik zalamania swiatla i dzieki temu daje rozne refleksy
swietlne. I to szklo jest stosunkowo miekkie; latwo sie rysuje i peka. Dobrze
byloby porozmawiac z fachowcami, pracownikami huty czy producentami krysztalow.
Teraz sprawa dzwieku. Przede wszystkim nalezy okreslic czestotliwosc
rezonansowa tego przykladowego kieliszka. Mozna to zrobic pocierajac na mokro
palcem po obrzezu lub po prostu uderzajac w niego lyzeczka - bedzie dzwieczal
dzwiekiem o czestotliwosci, ktora musisz zastosowac do proby jego zniszczenia.
Nie potrafie oszacowac mocy potrzebnej do tego ale chyba trzeba co najmniej
kilkadziesiat wat dostarczonych do glosnika. Mozna probowac zastosowac jeszcze
prosty koncentrator natezenia dzwieku np. jakas blaszana tube, grubszym koncem
nalozona na glosnik a cienszym do kieliszka... No i generator o regulowanej
czestotliwosci, ktora niejako nalezy dostrajac do kazdego tluczonego w ten
sposob egzemplarza. Przed dawnymi wielu laty uzywalo sie do tego celu
spiewaczek operowych; podobno gdzies, kiedys w operze jak jakas primadonna
wyciagnela wysokie C to szklo z kandelabrow posypalo sie gesto...
Powodzenia
--
Wysłano z serwisu OnetNiusy: http://niusy.onet.pl
> Teraz sprawa dzwieku. Przede wszystkim nalezy okreslic czestotliwosc
> rezonansowa tego przykladowego kieliszka. Mozna to zrobic pocierajac na
> mokro palcem po obrzezu lub po prostu uderzajac w niego lyzeczka - bedzie
> dzwieczal dzwiekiem o czestotliwosci, ktora musisz zastosowac do proby
> jego zniszczenia. Nie potrafie oszacowac mocy potrzebnej do tego ale chyba
Moze od razu zobic sprzezenie zwrotne i ten drzwiek puscic na wzmacniacz
i glosnik. Bez generatora.
> trzeba co najmniej kilkadziesiat wat dostarczonych do glosnika. Mozna
> probowac zastosowac jeszcze prosty koncentrator natezenia dzwieku np.
> jakas blaszana tube, grubszym koncem nalozona na glosnik a cienszym do
> kieliszka... No i generator o regulowanej czestotliwosci, ktora niejako
Moze bezposrednio, mechanicznie sprzec kieliszek z glosnikiem - np
polozyc kieliszek na glosniku (wysokotonowe sa w miare male)
> nalezy dostrajac do kazdego tluczonego w ten sposob egzemplarza. Przed
> dawnymi wielu laty uzywalo sie do tego celu spiewaczek operowych; podobno
> gdzies, kiedys w operze jak jakas primadonna wyciagnela wysokie C to szklo
> z kandelabrow posypalo sie gesto...
Chyba za mala gestosc mocy ;)
--
Krzysiek Rudnik
>. Nowoczesne wyroby szklarskie sa
> hartowane; polega to na tym, ze gotowy wyrob jak szklanka czy kieliszek
> nagrzewa sie powierzchniowo i szybko studzi. Proces ten powoduje, ze
> zewnetrzna warstewka szkla, kosztem wewnetrznej, jest sciskana co
skutecznie
> utrudnia powstania koniecznych do pekniecia naprezen rozciagajacych.
Czy konsultowales to z hutnikami szkla , czy sam wymysliles ?
Proces ktory opisales jest stosowany do utwardzania ale stali.
Do produktow szklanych jak szklanki i kieliszki stosuje sie wlasnie proces
odwrotny
zwany odpuszczaniem i majacy na celu usuniecie wszelkich naprezen.
Polega on na ogrzaniu a pozniej wlasnie wolnym chlodzeniu.
Szklo tzw hartowane stosuje sie natomiast na przyklad w szybach
samochodowych,
własnie po to aby rozlatywalo sie na male kawalki.
>Dobrze
> byloby porozmawiac z fachowcami, pracownikami huty czy producentami
krysztalow.
Tez tak mysle. :))
Pozdrawiam
H.D.
Zastanawiałem się nad tym, jaki kształt powinna mieć szklanka,
aby łatwiej pękła od rezonansu akustycznego?
Znalazłem model drgającego cylindra bez denka:
http://www.kettering.edu/~drussell/Demos/radiation/radiation.html
Jakie drgania własne dają maksymalne naprężenia ?
Czy te co dają duże zginanie (na ostatnim obrazku)?
Tu jest model drgającej butelki po piwie :)
http://www.kettering.edu/~drussell/Demos/BeerBottle/beerbottle.html
Największe naprężenia są zapewne przy denku?:
http://www.kettering.edu/~drussell/Demos/Flexural/bending.html
Może jakieś nacięcia diamentem w odpowiednim miejscu spowodują
latwiejsze pękanie naczynia od dźwiękowego rezonansu?
Jakieś sugestie gdzie należy naciąć naczynie?
Niedawno toczyła się dyskusja na temat boi na falach.
Jak widać taka boja wykonuje ruchy po stacjonarnej pionowej elipsie:
http://www.kettering.edu/~drussell/Demos/waves/wavemotion.html
Pozdrawiam WM
--
Wysłano z serwisu Usenet w portalu Gazeta.pl -> http://www.gazeta.pl/usenet/
Sam wymyslilem.
> Proces ktory opisales jest stosowany do utwardzania ale stali.
Jest stosowany ale w przypadku stali i innych materialow krystalicznych
chodzi o co innego. Szklo jest jednak swoista ciecza a nie struktura
krystaliczna.
> Do produktow szklanych jak szklanki i kieliszki stosuje sie wlasnie proces
> odwrotny
> zwany odpuszczaniem i majacy na celu usuniecie wszelkich naprezen.
Proces ten stosuje sie wlasnie w przypadku krysztalow, gdyz naprezenia
wewnetrzne moga byc powodem nawet samoistnego pekania wyrobow grubosciennych.
W przypadku, o ktorym piszemy, byloby to nawet korzystne.
> Polega on na ogrzaniu a pozniej wlasnie wolnym chlodzeniu.
> Szklo tzw hartowane stosuje sie natomiast na przyklad w szybach
> samochodowych,
> własnie po to aby rozlatywalo sie na male kawalki.
Nie po to. Jest to niejako produkt, korzystne zjawisko uboczne, ale
podstawowa
role odgrywa koncentracja naprezen sciskajacych na powierzchni materialu,
gwaltownie zwiekszajaca jego parametry wytrzymalosciowe.
>
> >Dobrze
> > byloby porozmawiac z fachowcami, pracownikami huty czy producentami
> krysztalow.
> Tez tak mysle. :))
No dobrze, ja porozmawiam ale Ty zrob to tez i wtedy sie poprzezbywamy.
> Pozdrawiam
> H.D.
Radzilem rozmowe ze szklarzami nie po to aby oni tlumaczyli komus fizyke,
lecz wskazali palcem szklo, jego gatunek, ktory nadaje sie do tego
doswiadczenia. Na oko nie rozroznisz szkla sodowego od olowiowego czy innego
np. zbrojonego; trzeba do tego fachowca.
PZDR
Uwaga nietrafiona . Mialem praktyke w hucie szkla ( na tasmie szklanek i
kieliszkow) :))
pozdrawiam
H.D..
Hartowanie polega na rozgrzaniu tafli szkła do temperatury około 680 stopni
Celsjusza, a następnie gwałtownym schłodzeniu zimnym powietrzem. Proces ten
zwiększa użyteczność szkła oraz jego wytrzymałość. Dzięki hartowaniu
powierzchnia szklana jest w stanie wytrzymać nacisk dużego ciężaru oraz staje
się odporna na różnego rodzaju czynniki mechaniczne. W przypadku rozbicia,
szkło hartowane rozpada się na bezpieczne dla człowieka, tępe kawałeczki.
> Przeczytaj co na ten temat pisze wikipedia chociazby. Dla ulatwienia
cytuje:
>
>Dzięki hartowaniu
> powierzchnia szklana jest w stanie wytrzymać nacisk dużego ciężaru oraz
staje
> się odporna na różnego rodzaju czynniki mechaniczne.
Wytrzymuje wiekszy nacisk ! Nic o innych parametrach nie mowia.
>W przypadku rozbicia,
> szkło hartowane rozpada się na bezpieczne dla człowieka, tępe kawałeczki.
>
I oto glownie chodzi. Szybe hartuje sie w calosci.
Wystarczy skruszyc maly fragment ( fragmencik) aby rozleciala sie cala!
Dla inicjatora watku jest to informacja istotna. :)
A do Wikipedii nalezy podchodzic z lekka rezerwa. :)
Pozdrawiam
H.D.
Chcialem tylko zwrocic uwage ze inaczej wzbudza sie mod 0,
a inaczej pozostale. W mod 0 glosnik powinien dmuchac
w otwor kieliszka, w pozostalych gdzies z boku.
>Jakie drgania własne dają maksymalne naprężenia ?
>Czy te co dają duże zginanie (na ostatnim obrazku)?
To nie takie proste. Duze wygiecie w grubym miejscu.
Ale jednoczesnie jest to duza energia, wiec nie tak latwo doprowadzic.
A z trzeciej strony amplituda w rezonansie zalezy od strat.
Duza amplituda, duza powierznia, duza czestotliwosc - to duze straty
..
Chyba prosciej sprawdzic doswiadczalnie :-)
>Tu jest model drgającej butelki po piwie :)
>http://www.kettering.edu/~drussell/Demos/BeerBottle/beerbottle.html
Ha, jak on to zrobil ? O ile rozumiem czujnik mial jeden, tylko
pobudzal w roznych miejscach. Czy z tego da sie wyliczyc
jak bedzie drgalo w innych niz czujnik miejscach ?
J.
> >Dzięki hartowaniu
> > powierzchnia szklana jest w stanie wytrzymać nacisk dużego ciężaru oraz
> staje
> > się odporna na różnego rodzaju czynniki mechaniczne.
>
> Wytrzymuje wiekszy nacisk ! Nic o innych parametrach nie mowia.
Ale mozna wywnioskowac.
> >W przypadku rozbicia,
> > szkło hartowane rozpada się na bezpieczne dla człowieka, tępe kawałeczki.
> >
> I oto glownie chodzi. Szybe hartuje sie w calosci.
> Wystarczy skruszyc maly fragment ( fragmencik) aby rozleciala sie cala!
> Dla inicjatora watku jest to informacja istotna. :)
NIe o to chodzi, jest to efekt uboczny. Nie da sie zahartowac szkla tak aby
ono pekalo tak jak zwykle, nie hartowane szklo. Naprezenia uwiezione w nim
powoduja, ze po zapoczatkowaniu pekania nastepuje lawinowy proces wyrownywania
tych naprezen co objawia sie popekaniem szkla do ostatniego fragnentu. Te male
kawaleczki tez sa jeszcze naprezone i maja tendencje do pekania np. pod
wplywem zmian termicznych a nawet czasu (efekt reologiczny. I tego nie
przeskoczysz, chyba, ze zazbroisz to szklo wloknem szklanym...
> A do Wikipedii nalezy podchodzic z lekka rezerwa. :)
Byc moze, pisza do niej ludzie, ktorzy uwazaja, ze sie na czyms znaja w
stopniu ponadprzecietnym ale nie zawsze tak bywa. Ale tu facet pisze logicznie
i ja sie z tym zgadzam, gdyby bylo inaczej napisalbym mu, co by glupot nie
wypisywal.
> Pozdrawiam
> H.D.
Moze przekona Cie Encyklopedia "WIEM"? Pisza w niej na ten temat m. in. cytuje:
Hartowanie szkła, obróbka cieplna szkła polegająca na nagrzaniu szkła do
temperatury odprężania (620-680 °C zależnie od składu chemicznego), następnie
gwałtownym ochłodzeniu sprężonym powietrzem.
W wyniku hartowania powstają w warstwach powierzchniowych naprężenia
ściskające, które powodują zwiększenie wytrzymałości mechanicznej szkła. Jako
szkło bezpieczne (przy rozbiciu rozpada się na drobne kawałki nie mające
ostrych krawędzi) szkło hartowane stosowane jest do wyrobu szyb samochodowych,
w budownictwie itp.
Zobacz również: Naprężenie, Odprężanie
Encyklopedia WIEM została opracowana na podstawie Popularnej Encyklopedii
Powszechnej Wydawnictwa Fogra http://www.fogra.com.pl/
No ale Ciebie i tak bedzie trudno przekonac; Ty tez swoje wiesz:)
PZDR
Nie mowia tu o stosowaniu tego procesu do szklanek i kieliszkow,
co "oprotestowalem" :))
Do niczego mnie nie trzeba przekonywac.
Prostowalem tylko bledna informacje , ze hartuje sie szklanki i kieliszki !
:))
I to wszystko.
Pozdrawiam
H.D.
> Ha, jak on to zrobil ? O ile rozumiem czujnik mial jeden, tylko
> pobudzal w roznych miejscach. Czy z tego da sie wyliczyc
> jak bedzie drgalo w innych niz czujnik miejscach ?
On uzywał dwukanałowego analizatora drgań.
Jeden kanał był podłączony do stałego punktu odniesienia,
a drugi był podlączony do czujnika drgań przykładanego
do róznych punktów butelki.
Programy wytrzymałościowe zawierają zwykle moduł
służący do analizy drgań własnych.
Przy jego pomocy mozna wyznaczyć amplitudę i częstotliwość
poszczegolnych postaci drgań.
Pozdrawiam
H.D.
Chyba trzeba rozróznić drganie szkła i drganie słupa gazu w butelce.
Chociaż gdyby częstotliwości obu się pokrywały, to łatwiej o pękanie.
W artykule piszą, że wzbudzają butelkę mloteczkiem.
Czyżby Ci się nigdy nie zdarzyło, że szklanka zalana wrzątkiem pęka?
Bo mnie wielokrotnie. A jeśli chodzi o procesy wytaczane marketom
za pękniętą szkalnkę, to chyba z USA piszesz.
Wiele szklanek i kieliszków już stłukłem i jedynie wyroby typu arcoroc,
arcopal, czy duralex, to szkło hartowane. "Zwykłe" szklanki i kieliszki
są z normalnego szkła. Również szkło żaroodporne
wcale nie jest hartowane, co można stwiedzić po ilości uszczerbków
na krawędziach naczyń żaroodpornych. Szkło hartowane się nie szczerbi,
gdyż każde naruszenie struktury skutkuje rozsypaniem się całego naczynia.
Natomiast szybę od piekarnika w kuchence miałem istotnie hartowaną,
bo kiedyś rozpadła się w drobne kawałeczki bez żadnego powodu.
Polecam częstsze wizyty w kuchni.
Witek
"stahu" <stahkh[beztego]@o2.pl>
news:eoc1ll$8da$1...@news.onet.pl...
Witam!
Kieliszek jest kamertonem o częstotliwości drgań własnych zależnych od
kształtu. Kieliszków nie projektuje się tak jak dzwonów aby dawały "czysty ton"
więc do doświadczeń nie jest kieliszek zbyt trafionym obiektem.
Zamiast kieliszka proponuję Panu użyć pojedynczego włókna światłowodu.
Doświadczenie JEST proste:
Jeden koniec światłowodu mocujesz Pan w nieruchomym statywie
a do drugiego końca podwieszasz odważnik, który powoduje naciąg.
Taki naciągnięty światłowód jest STRUNĄ o określonej długości.
Szarpnięta struna np. z gitary drga z częstotliwością zależną od długości
i siły naciągu. Gdy dobrze dobierzesz Pan naciąg - to uruchomienie
głośniczka wydającego dźwięk z generatora spowoduje, że struna pęknie
a odważnik z hukiem spadnie do umieszczonej pod nim miski z wodą,
ku uciesze obserwatorów - opryskując wszystkich wokoło rozedrganą wodą. :)
Powyższe doświadczenie ma tę piękną cechę, że jest powtarzalne. :-)
pozdrawiam,
~>°<~
Edward Robak*
Uwaga: kopia na free-pl-prawdy
--
"GEOMETRIA jest lustrem w którym przegląda się matematyka" /autor znany/
Jeśli jakaś teoria nie jest jednoznacznie falsyfikowalna w geometrii
to nie jest to teoria matematyczna (zwidy nie odbijają się w lustrze).
AGEOMETRETOS MEDEIS EISITO
Hm, ale przeciez typowy swiatlowod to sie daje dosc mocno wygiac,
a on nie peka .. jaka amplitude osiaga i w ktorym miejscu peka ?
J.
wzbudzenie modu 0 szkla wymaga odpowiednio obwodowego wymuszenia.
Ale po zastanowieniu .. raczej nie chcemy modu 0 wzbudzac.
Szklo pracowaloby w calosci na rozciaganie, bez lokalnych
koncentracji, lepiej zginac jak w wyzszych modach.
J.
> On Mon, 15 Jan 2007 08:57:35 +0100, ksRobak wrote:
>> Jeden koniec światłowodu mocujesz Pan w nieruchomym statywie
>> a do drugiego końca podwieszasz odważnik, który powoduje naciąg.
>> Taki naciągnięty światłowód jest STRUNĄ o określonej długości.
>> Szarpnięta struna np. z gitary drga z częstotliwością zależną od długości
>> i siły naciągu. Gdy dobrze dobierzesz Pan naciąg - to uruchomienie
>> głośniczka wydającego dźwięk z generatora spowoduje, że struna pęknie
>> a odważnik z hukiem spadnie do umieszczonej pod nim miski z wodą,
>> ku uciesze obserwatorów - opryskując wszystkich wokoło rozedrganą wodą. :)
>> Powyższe doświadczenie ma tę piękną cechę, że jest powtarzalne. :-)
>> pozdrawiam,
>> ~>°<~
>> Edward Robak*
> Hm, ale przeciez typowy swiatlowod to sie daje dosc mocno wygiac,
> a on nie peka .. jaka amplitude osiaga i w ktorym miejscu peka ?
>
> J.
Zrób Pan próbę wytrzymałościową pojedynczego włókna światłowodu
na rozciąganie, a więc zamocuj jeden koniec w statywie a za drugi ciągnij
z coraz większą siłą np. za pomocą ślimakowego mimośrodu i mierz siłę
dynamometrem.
Gdy będziesz Pan znał tę wielkość przy której następuje rozerwanie włókna
- to w opisanym wyżej doświadczeniu zastosuj Pan obciążenie napinające tę
strunę niewiele mniejsze od tego krytycznego powodującego zerwanie.
PS. Na ogół taka struna będzie pękać w pobliżu miejsca mocowania
co łatwo wyjaśnić - a amplituda jak to amplituda: po zerwaniu struny
nie będzie nikogo obchodzić. :-)
PSS. Czy widzisz Pan analogię pomiędzy:
1/ przekroczeniem momentu wytrzymałości (zerwanie)
2/ konkretną liczbą (ilością) wygięć szklanego druta? (złamanie).
W sumie warto rozważyć, bo powtarzalność jest bardzo dla nas ważna. Jakiego
rzędu powinno być takie obciążenie?
Już niedługo z kolegą będziemy się brać za próby doświadczalne. Zobaczymy co
z tego będzie nam wychodziło.
Dziękuję za odpowiedź.
Pozdrawiam, stahu
Geometria kieliszka powinna być taka aby tworzył on rezonator Helmholtza
dostrojony do któregoś z modu szkła.
Ciekawostka:
Grą na kieliszkach zajmował się fizyk Beniamin Franklin:
http://ruchmuzyczny.pl/PelnyArtykul.php?Id=115
Wymyślił nawet specjalny instrument do gry na szkle, szklaną harmonikę .
>> Zrób Pan próbę wytrzymałościową pojedynczego włókna światłowodu
>> na rozciąganie, a więc zamocuj jeden koniec w statywie a za drugi ciągnij
>> z coraz większą siłą np. za pomocą ślimakowego mimośrodu i mierz siłę
>> dynamometrem.
>> Gdy będziesz Pan znał tę wielkość przy której następuje rozerwanie włókna
>> - to w opisanym wyżej doświadczeniu zastosuj Pan obciążenie napinające tę
>> strunę niewiele mniejsze od tego krytycznego powodującego zerwanie.
>> PS. Na ogół taka struna będzie pękać w pobliżu miejsca mocowania
>> co łatwo wyjaśnić - a amplituda jak to amplituda: po zerwaniu struny
>> nie będzie nikogo obchodzić. :-)
>> PSS. Czy widzisz Pan analogię pomiędzy:
>> 1/ przekroczeniem momentu wytrzymałości (zerwanie)
>> 2/ konkretną liczbą (ilością) wygięć szklanego druta? (złamanie).
>> ~>°<~
>> Edward Robak*
> Mysle, ze wlokno swiatlowodowe jest do tego doswiadczenia za cienkie.
> Parametry wytrzymalosciowe na rozciaganie i zrywamie chyba sa okreslone
> przez producenta. Pomijajac problemy z zamocowaniem (trzeba koncowki
> jakos kleic aby wyeliminowac m.in. efekt karbu) to powierzchnia swiatlowodu
> widziana przez zrodlo dzwieku i cisnienie akustyczne jest tak mala, ze
> wymagaloby to zastosowania duzych mocy. Lepiej juz zaczac od paskow szkla
> nacietych ze zwyklej, cienkiej szyby, ustawianych normalnie poziomo na dwu
> podporkach rozmieszczonych np w odleglosciach okolo 1/5 dlugosci paska
> od jego koncow i wzbudzanie ich dzwiekiem o czestotliwosci kamertonowej
> lub jej wielokrotnosci.
> PZDR.
Dwie uwagi do Pana wypowiedzi i PS:
primo:
W doświadczeniu, które opisałem mamy do czynienia z "efektem muchy".
Otóż gdy ciężarowiec podniesie maksymalny ciężar, który zdoła unieść
a mucha siądzie mu na sztandze - to całkowity ciężar sztangi powiększony
o ciężar muchy spowoduje, że ciężarowiec upuści sztangę bo stanie się
za ciężka. Tu ciężarowcem jest wytrzymałość materiału a muchą drgania
wzdłużne, które modulują naprężenia. Oczywiście drgania obciążnika
przenoszą się na tę światłowodową strunę, więc struna może być cienka.
Można dodatkowo ustawić za struną pudło rezonansowe. :)
secundo:
Zmieniając częstotliwość dźwięku z głośnika można wykazać, że drgania
nierezonansowe także spowodują przerwanie struny (złamanie) ale nastąpi to
znacznie później niż od drgań rezonansowych (zerwanie) bowiem podczas
rezonansu wzrasta energia drgań. Obrazowo wygląda to tak:
aby mogła wzrastać amplituda drgań struny to musi maleć odległość
pomiędzy obciążnikiem a punktem zawieszenia - ciężar ten jest więc
podnoszony z siłą większą niż ciężar.
PS. Klej "Cjanopan" jest tani i szybko klei.. :-)