Fluieratul ceainicelor, un „mister” vechi de peste 100 de ani, explicat de cercetători

Fluieratul ceainicelor, un „mister” care i-a preocupat pe oamenii de știință mai mult de 100 de ani, a fost în sfârșit explicat de doi cercetători de la Universitatea Cambridge din Marea Britanie, informează dailymail.co.uk.

Descoperirea făcută de cei doi cercetători britanici ar putea să îi ajute pe ingineri să pună capăt acelor sunete similare, iritante și nedorite, produse de sistemele de țevi din locuințe și de țevile de eșapament avariate ale automobilelor.

„Efectul pe care l-am identificat poate să apară în tot felul de situații – în orice structură care conține un curent de aer similar cu acela dintr-un ceainic”, a explicat Ross Henrywood, cercetător la catedra de Inginerie de la Universitatea Cambridge.

„Țevile dintr-o clădire reprezintă un exemplu clasic, iar efecte similare pot fi constatate în sistemele de eșapament avariate ale automobilelor. Odată ce aflăm de unde vine acel fluierat și ceea ce îl produce, în principiu putem să scăpăm de el”, a adăugat el.

Ross Henrywood, care a realizat acest studiu în cadrul proiectului său de diplomă, și profesorul său coordonator, Anurag Agarwal, au reușit să demonstreze felul în care sunetul este creat în interiorul ceainicelor, pe măsură ce „fluxul” de abur începe să iasă prin gâtul acestora.

Cercetătorii britanici au evidențiat, totodată, două mecanisme separate, care nu doar că produc acest sunet specific, ci reprezintă tocmai motivul pentru care ceainicele fluieră, în loc să producă acel „șuierat” pe care un flux de aer îl generează în alte dispozitive casnice, precum uscătorul de păr.

Un dispozitiv de fluierat simplificat constă în două plăci, poziționate la mică distanță una de cealaltă, formând astfel o cavitate. Ambele plăci au o gaură în mijloc, care permite aburului să treacă prin ele.

Deși se știa deja că sunetul scos de ceainice este cauzat de vibrațiile produse de aburul care se acumulează și care încearcă să „scape” din ceainic, oamenii de știință au încercat timp de peste un secol să înțeleagă procesul care produce acel sunet specific.

Ross Henrywood și Anurag Agarwal au realizat o serie de ceainice cu fluier simplificate, pe care le-au montat într-un dispozitiv special, cu ajutorul căruia fluxul de aer era împins prin ele cu diverse viteze, iar sunetele produse au fost înregistrate.

Această abordare le-a permis să „programeze” frecvența și amplitudinea sunetului, iar datele au fost apoi analizate, reușind astfel să identifice tiparul de care aveau nevoie.

În cele din urmă, cercetătorii au folosit o tehnică, bazată pe două microfoane, pentru a determina frecvența din interiorul gâtului ceainicului.

Rezultatele au arătat că, dincolo de o anumită viteză a fluxului de aer, sunetul în sine este produs de mici vortexuri – vârtejuri -, care, la o anumită frecvență, pot produce acel zgomot.

Pe măsură ce aburul urcă spre gâtul ceainicului, el întâlnește o gaură la capătul dispozitivului de fluierat, care este mult mai îngustă decât gâtul în sine.

Acest fapt contractă fluxul de abur care intră în dispozitivul de fluierat și creează un jet de abur care trece prin el.

Jetul de abur este în mod natural instabil, la fel ca jetul de apă dintr-un furtun de grădină, care începe să se spargă în picături după ce a străbătut o anumită distanță.

Ca urmare, până ce ajunge la capătul fluierului, jetul de abur nu mai este o coloană intactă, ci una ușor fracționată.

Aceste fracțiuni nu pot să scape în mod continuu din fluier și, atunci când se lovesc de al doilea zid al fluierului, formează un mic puls de presiune.

Acest puls determină aburul să formeze vortexuri la ieșirea din fluier. Aceste vortexuri produc unde sonore, generând sunetul specific care anunță că ceaiul este gata.

Henrywood și Agarwal au explicat, de asemenea, motivul pentru care acest efect generează un fluierat, nu un alt zgomot, arătând că mecanismul este similar cu cel dintr-o orgă sau dintr-un flaut.

O frecvență specifică domină celelalte unde sonore, întrucât nota muzicală, înaltă sau joasă, este determinată de mărimea și de forma deschizăturii și de lungimea gâtului ceainicului. Cu cât gâtul este mai lung, cu atât nota va fi mai joasă.

Cei doi cercetători britanici lucrează în prezent la un proiect prin care doresc să construiască un uscător de mâini ultra rapid și silențios, analizând felul în care jetul de aer emis de aceste aparate generează zgomote.

Studiul despre fluieratul ceainicelor a fost publicat în numărul din luna octombrie al revistei The Physics Of Fluids.