TABUNG RUBENS: SEJARAH, BAHAN, OPERASI - ILMU - 2025

The tabung Rubens adalah sebuah alat yang terdiri dari sebuah tabung dengan speaker di satu ujung dan deretan perforasi melalui mana gas yang mudah terbakar keluar, yang menyatu untuk menghasilkan api kecil.

Desain ini memungkinkan untuk memvisualisasikan gelombang suara di dalam tabung yang dihasilkan oleh speaker. Dan itu menunjukkan tanpa keraguan bahwa suara adalah gelombang tekanan, karena aliran gas yang mudah terbakar yang keluar melalui lubang sebanding dengan tekanan lokal yang sama.

Gambar 1. Tabung Rubens. Sumber: wikimedia commons

Gambar 1 menunjukkan tabung Rubens yang menyala, di mana dapat dilihat bahwa ketinggian api mengikuti pola gelombang, yaitu suara.

Tabung Rubens dinamai menurut penciptanya - Heinrich Leopold Rubens (1865 - 1922) - yang merupakan seorang fisikawan dan insinyur Jerman terkemuka. Bidang utama penelitiannya adalah studi tentang radiasi elektromagnetik di inframerah dan penelitiannya sangat menentukan dalam pengembangan teori radiasi benda hitam yang kemudian mengarah ke fisika kuantum.

Pada tahun 1904 Heinrich Rubens membangun tabungnya yang terkenal, awalnya panjangnya empat meter dengan deretan 200 lubang perforasi yang berjarak 2 sentimeter di bagian atas.

bahan

-Pertama, garis digambar dengan pensil atau spidol di sepanjang tabung. Juga perlu membuat tanda silang dengan jarak 1 cm dan jarak 10 cm dari ujung tabung, yang berfungsi untuk mengebor lubang.

-Dengan bor bangku dibuat lubang dengan menggunakan bor berdiameter 1,5 mm, sesuai dengan tanda yang telah digambar sebelumnya.

-Di salah satu ujung tabung, adaptor ulir-ke-selang ditempatkan dan saluran keluar tabung ditutup di ujung lainnya, menggunakan sepotong lateks sarung tangan sebagai selaput. Ini dipasang erat dengan selotip dan diamankan dengan penjepit yang ditempatkan di atas selotip sehingga membran tidak terpotong.

-Kemudian tabung gas dihubungkan dan speaker ditempatkan di ujung membran, yang pada gilirannya telah dihubungkan ke penguat audio. Sinyal dapat dihasilkan dengan ponsel, karena ada aplikasi untuk menghasilkan sinyal audio pada frekuensi tertentu.

-Akhirnya, output audio dihubungkan ke amplifier menggunakan kabel yang sesuai. Skemanya ada di gambar 2. Setelah nyala api menyala, Anda dapat memvisualisasikan suara dalam nyala api di tabung Rubens.

Tindakan pencegahan

-Lakukan tindakan pencegahan terkait karena Anda akan bekerja dengan gas dan api, jadi percobaan harus dilakukan di ruangan yang berventilasi baik dan singkirkan semua benda dan zat yang mudah terbakar dari sekitarnya.

-Hindari draf.

-Hati-hati agar tidak meninggalkan perangkat terlalu lama, untuk menghindari kerusakan speaker.

-Pola gelombang paling baik diamati dengan mengurangi intensitas lampu.

Gambar 2. Skema tabung rubens. Sumber: buatan sendiri.

Berfungsi

Ketika gas yang keluar dari perforasi dinyalakan dan sumber suara diterapkan di dekat membran, dapat dilihat bagaimana nyala api dengan ketinggian yang bervariasi menggambar bentuk gelombang berdiri di dalam tabung.

Membran inilah yang memungkinkan pulsa tekanan suara yang dihasilkan oleh pengeras suara atau klakson yang ditempatkan di sebelah membran untuk disalurkan ke bagian dalam tabung, yang dipantulkan ketika mencapai ujung lainnya.

Superposisi gelombang yang ditransmisikan dan gelombang yang dipantulkan menciptakan perbedaan tekanan, menghasilkan gelombang berdiri yang polanya direproduksi oleh ketinggian nyala api, seperti area yang lebih tinggi (puncak) dan area di mana nyala api hampir tidak dapat dibedakan (lembah atau node).

Frekuensi yang sesuai

Loudspeaker dapat disambungkan ke generator gelombang frekuensi variabel yang harus disetel ke frekuensi yang sesuai untuk memvisualisasikan mode gelombang berdiri berbeda yang terbentuk di dalam tabung.

Frekuensi yang sesuai bergantung pada panjang tabung dan hubungan yang harus dipenuhi adalah sebagai berikut:

Dimana L adalah panjangnya dan n = 1, 2, 3, 4 …

Speaker juga dapat dihubungkan ke output pemutar musik untuk memvisualisasikan suara musik melalui nyala api.

Tabung Kundt: pendahulu dari tabung Rubens

Tabung Rubens adalah varian dari tabung Kundt, dibuat oleh fisikawan Jerman lain bernama August Kundt, yang pada tahun 1866 membuat tabung kaca, meletakkannya secara horizontal, dan mengisinya dengan potongan gabus atau debu spora dari pakis Lycopodium.

Kemudian dia menutup salah satu ujungnya dengan plunger dan memasang selaput fleksibel di ujung lainnya, untuk itu dia memasang sumber suara. Saat melakukannya, dia mengamati bagaimana debu spora berkumpul bersama di simpul gelombang berdiri yang terbentuk di dalam tabung, dan panjang gelombangnya kemudian dapat diukur.

Dengan mengubah posisi plunger, pola yang sesuai dengan mode getaran yang berbeda dapat ditampilkan untuk sumber suara tertentu.

Tabung Kundt sangat berguna untuk mengukur kecepatan suara di berbagai gas dan suhu yang berbeda, dan jelas bahwa Heinrich Rubens terinspirasi oleh karya ini untuk membuat tabungnya yang terkenal.

Referensi

1. Web Akustik. Tabung Rubens. Dipulihkan dari acusticaweb.com
2. Tao fisika. Nyala api dalam tabung akustik. Diperoleh dari: vicente1064.blogspot.com
3. Maciel, T. The Flaming Oscilloscope: Fisika Flame Tube Rubens. Diperoleh dari: physicsbuzz.physicscentral.com.
4. Demonstrasi Suara dan Ombak dengan Tabung Rubens. Diperoleh dari: people.physics.tamu.edu.
5. Wikipedia. Heinrich Rubens. Diperoleh dari: wikipedia.com
6. Wikipedia. Tabung Rubens. Diperoleh dari: wikipedia.com.