Макс Кох, исследователь из Геттингенского университета (Германия) и страстный любитель домашнего пивоварения, решил провести забавный эксперимент с использованием высокоскоростной камеры для записи процесса открывания бутылки домашнего пива с откидной крышкой.
После предложения Роберта Меттина из института физики и биофизики представить результаты в специальном выпуске журнала Physics of Fluids, команда Коха расширила эксперимент и углубилась в изучение акустических и физических процессов, возникающих при открытии бутылки.
Исследователи обнаружили, что звук, возникающий при открытии бутылки под давлением, не является единичной ударной волной, а представляет собой быстрый звуковой сигнал «ах». Высокоскоростная видеозапись показала, что в горлышке бутылки образовалась конденсация, вибрирующая в виде стоячей волны, что, вместе с аудиозаписями и вычислительным моделированием, подтвердило происхождение этого звука.
«Частота хлопка намного ниже, чем резонанс, если дуть в полную бутылку, как в свисток», — отметил Кох.Он также объяснил, что «это вызвано внезапным расширением смеси углекислого газа и воздуха в бутылке, а также сильным охлаждающим эффектом примерно до минус 50 градусов по Цельсию, что снижает скорость звука. Издаваемый им децибел высок — внутри горлышка бутылки он такой же громкий, или даже громче, чем турбина самолета в пределах 1 метра, но длится недолго».
В ходе эксперимента ученые также зафиксировали, что движение бутылки вызывает волны жидкости и усиленное образование пузырьков, что может приводить к эффекту «фонтана». Это исследование дало новое понимание того, как возникают звуки при резких изменениях давления в замкнутых пространствах.
Данный эксперимент не только раскрывает необычные физические явления, возникающие при открытии пивной бутылки, но и демонстрирует, как повседневные процессы можно изучать с помощью передовых технологий.
Звук хлопка в ладоши объяснили с точки зрения физики
Физики раскрыли секрет белого кольца на дне кастрюли после готовки макарон