Shape of water jet found to influence sound of impact on still water

首尔国立大学(Seoul National University)的三位机械工程师发现,水滴落入一杯水中的形状是产生噪音的决定性因素。Mouad Boudina, Joonoh Kim和Ho-Young Kim在《物理评论流体》杂志上发表的论文中描述了他们进行的水流与静水碰撞的实验。

先前的研究和轶事证据表明,不同类型的噪音是由不同类型的流动水撞击静止的水产生的——例如,倒在半满的杯子里的茶的温度,或者从屋顶落进收集池的雨水的数量。

在这项新研究中,研究人员调查了导致这类噪音差异的因素。为此,他们设计了一个简单的实验,将少量的水通过喷嘴送入一个装满水的圆柱体。为了收集数据,他们在该区域周围放置了摄像头,并在水中放置了一个麦克风,麦克风与一台能够测量声级的计算机相连。

然后,研究人员多次将几毫米的水送入喷嘴,每次都调整喷嘴的高度。摄像机拍摄的视频被用来研究水从空气中落入圆柱体,撞击静止的水时的特性。

研究人员发现,增加水落点的高度会导致水流分裂成一列小水滴——这也会导致气泡(和涟漪)数量的增加,这些气泡是由流动的水撞击静止的水形成的。他们还发现,当水分解成水滴时,碰撞会产生更大的声音。

他们确定声音的增加是由于气泡撞击时更多的空气被困在静止的水中。他们发现,细水流往往比粗水流发出更大的噪音,因为细水流会破裂成水滴。他们的结论是,这就解释了为什么在倒茶的时候,把茶壶里的水压缩成一股细细的水流,并不能产生人们所期望的更安静的声音。

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