Осень.
Приходит время очередной раз порассуждать о том, о сём.
Попробуем вернуться к вопросу - почему всё-таки звучит этот наш «народный музыкальный инструмент» квок.
Начнём немного издалека. Начнём с кЛока. Так мы называем звук, извлекаемый при ударе пятачком по воде без последующего вынимания его на поверхность. Что-то похожее на «плюх», «шубовс», «бултых». Это напоминает падение камня в воду. Такой звук в ванне заметно сотрясает её стенки. И сомик реагирует на него положительно.
Посмотрим диаграммы трёх «кЛоковых» ударов. Сначала в сжатом виде.
клок сжато.jpgклок сжато 1.jpgВеликий камінь.jpg
Первые два удара сделаны обычным пятачком квока. А третий удар это звук падения большого камня в воду из интер-нета.
В левой части диаграмм находятся отображения всплеска от шлепка пятачком или камнем по воде.
А справа - отображения звуков «схлопывания» водяной ямки. Это и есть те самые характерные «кЛокающие» звуки.
От шлепка пятачком до «кЛока» около 110 милли-секунд. (110 тысячных секунды). Этот интервал зависит видимо от размера падающего в воду предмета. На третьей диаграмме звук от падения большого камня. Здесь интервал от падения до «кЛока» 220 милли-сек. (шкала времени другая). Это время в два раза больше, чем в случае обычного пятачка. Видимо камень создал широкую ямку и вода дольше её захлопывала.
А на этих диаграммах показаны звуки «кЛок» в растянутом виде.
клок растянуто.jpgклок растянуто 1.jpgВел.камінь 1.jpg
Сначала идёт одна резкая волна, которая завершается несколькими
затухающими колебаниями. Частота около 700 гц. А частота «кЛока» от камня 125 герц. То есть, чем больше кЛокающий предмет, тем частота ниже.
Если считать, что для привлечения сома нужна частота пониже, то возможно для кЛокового удара пятак нужено использовать побольше.
Звыняйтэ, дальше пошла одна физика-шизика. Нудновато и не очень понятно. То есть – на любителя.
Выскажу свои личные соображения относительно «схлопывания» водяной ямки, которая образуется при ударе по воде пятачком или камнем.
На первый взгляд кажется, что тут не о чем и говорить. Ясно, что любой удар по воде завершается выравниваем водяной поверхности. Но вот вопрос – какая сила заставляет воду выравниваться ? Попытаюсь объяснить.
Допустим, что это сила поверхностного натяжения. Но чем вызвана эта сила ?
В воде между молекулами существует взаимное притяжение. То есть внутри воды, каждую молекулу во все стороны тянут её «соседки». А вот на поверхности воды соседок сверху уже нет.
Поэтому наверху остаются только силы притяжения внутрь и в стороны. Так вот именно взаимное притяжение внутрь и в стороны это и есть поверхностное натяжение. Выходит, что поверхность воды является как бы тонкой натянутой резиновой плёнкой. Сколько бы ни пытаться скомкать эту плёнку, она сама выравнивается и остаётся плоской за счёт натяжения.
Казалось бы, вот момент истины! Найдена причина «схлопывания» водяной ямки.
Но тут возникают вопросы.
При кЛокании из центра водяной ямки вылетает струйка воды высотой около метра. Какова причина ?
И откуда берётся довольно мощный и резкий звук ? Поверхностное натяжение ответов не даёт.
А ответ видимо кроется в наличии другой силы, которую называют атмосферным давлением.
Влияние этой силы на воду скорее всего намного больше влияния силы поверхностного натяжения.
Две эти силы можно косвенно сравнить между собой таким образом.
Сила пов. натяжения по величине примерно соответствует силе взаимного притяжения молекул. Казалось бы, именно это притяжение должно удерживать молекулы воды от сильного испарения и превращения воды в пар.
На самом же деле если давления воздуха не будет, то никакие межмолекулярные силы не спасут воду от вскипания и превращения в пар. Именно атмосфера «заталкивает обратно домой» молекулы воды, случайно выскочившие наружу. Без давления воздуха вода в жидком виде невозможна.
Поэтому можно предположить, что для воды сила атм. давления намного превышает силу пов. натяжения.
От этого мне и кажется , что НЕ поверх. натяжение выравнивает ямку, которая образуется от удара пятачком по воде. Вода выдавливается к центру ямки куда более мощным давлением атмосферы. И менно от этого мощного давления потоки сталкиваются в центре и происходит гидро-удар.
Википедия: «Гидравли́ческий уда́р (гидроудар) — скачок давления в какой-либо системе, заполненной жидкостью, вызванный крайне быстрым изменением скорости потока этой жидкости за очень малый промежуток времени.»
У нас в месте схождения потоков воды от краёв ямки к её центральной оси происходит резкая остановка потока, то есть именно «крайне быстрое изменение скорости».
Отсюда – скачок давления и выдавливание струйки воды на большую высоту. Ну и характерный резкий звук. Очень похоже на гидро-удар.
Но с движением воды к центру ямки не всё так просто. Поэтому ещё пару слов.
Давление в воде передаётся от молекулы к молекуле за счёт непосредственного контакта. И когда «атмосфера» давит на воду сверху, то водяные молекулы, имея некоторую взаимную свободу , «давят» одинаково по всем направлениям. И выходит, что «атмосфера» давит на воду во все стороны, в том числе и в направлении от стенок «ямки» к оси. И давление это очень приличное. Например, при площади стенок «ямки» около 2-х кв. дециметров обшее давление воды на воздух внутри ямки около 200 кг силы. Почему на воздух ? А потому, что изнутри «ямки» воздух оказывает на водяные стенки такое же встречное атмосферное давление. Казалось бы, воде двигаться нельзя – воздух не пускает.
Но объяснение может быть таким. Воздух это не сплошная среда. Молекул в нём содержится только около 3-х процентов в объёмном соотношении. Остальное – вакуум. Отдельные молекулы воздуха соприкасаются с «подругами» (и с водой) только в моменты столкновений. Именно в эти мгновения создаются микроскопические силы. А вот суммарная сила огромного множества микро-сил как раз и составляет атмосферное давление.
А вот молекулы воды в отличие от молекул воздуха очень плотно заполняют пространство. Вода является сплошной средой.
Поэтому воздух легко «уступает пространство» воде, хотя давит на неё очень прилично.
Вода под действием сжимающей силы около 200кг выдавливает воздух и захлопывает ямку за 110 милли-секунд.
Ещё следует сказать про третью силу, играющую роль в наших процессах.
Это банальная сила тяжести. Мне кажется, что волны на поверхности воды связаны именно с ней. Когда от удара вокруг ямки образуются круговой горбик, то он под действием силы тяжести оседает вниз. Но дойдя до исходного горизонтального положения не останавливается, а продолжает движение по инерции. И опускаются ниже исходного уровня. Потом снова подъём вверх. Это обычный колебательный процесс. То есть разгон под действием силы. Потом движение по инерции. Потом возвращающая сила и движение обратно. И так далее. Классические колебания. Но от чего колебания бегут, то есть как образуется бегущая волна на воде я ещё до конца не додумал, звыняйтэ. Но могу предположить, что затухающие " волновые хвосты" после первого ударного всплеска на звуковых диаграммах - это и есть подобные волны. (Кстати, эти затухающие волны могут быть и в объёме воды, а не только на поверхности. Но тут уже главной силой является сила упругости воды а не сила тяжести).
Вот интересная и наглядная картинка падения капли в воду. Видна и ямка в воде и струйка в центре и волны.
крапля в воду.mp4 (Смотреть в "ЗАГРУЗКАХ". Причём, можно ещё уменьшить скорость воспроизведения: /курсор на видео-картинку/ правая кнопка мыши/ дополнительные возможности/ настройка скорости воспроизведения: передвинуть стрелочку влево, но не меньше,чем на 0,5/ пуск/).
Зачем я начал про кЛок ?
А дело в том, что в ударе «кВок» тоже часто присутствует кЛоковая составляющая. Но об этом в следующем сообщении.
