Чому при відкритих вікнах у машині з’являється дивний звук
Що буде якщо під час руху трохи відкрити вікно?
Ви коли-небудь помічали, що якщо під час руху машини трохи відкрити, наприклад, заднє вікно, то може з'явитися жахливо дратівливий звук. Ви замислювалися чому звичайно дратівливий звук з'являється якщо тільки трохи відкрити вікно у автомобілі, тоді як якщо опустити вікно нижче звук відразу зникає?
Цей дратівливий звук відрізняється за тоном звучання, що залежить від форми кузова. У якихось автомобілях звук не дуже дратує, у якихось навпаки може бути нестерпним. Але найцікавіше що як правило, відкривши вікно звук може з'явитися на всіх сучасних автомобілях. По суті, цей звук щось середнє між звуком і ритмічним тиском повітря. Тобто звук схожий на ритмічну вібрацію. Найчастіше це дуже дратує наші органи слуху.
Також напевно ви помічали, що подібний звук, що плескає при відкритому вікні, чутний тільки при певній швидкості руху машини. Тобто, знизивши або збільшити швидкість автомобіля, звук може зникнути. Але ж тепер питання: чому так відбувається? Звідки береться цей неприємний звук під час руху?
Для того щоб дізнатися причину виникнення неприємного звуку в машині, якщо відкрити трохи вікно, потрібно звернутися до науки. Звичайно, до всіх улюбленої фізики.
Так що ж це за звук, що плескає?
Напевно, ви чули, як може гудіти порожня пляшка якщо подути з боку на її шийку.
Але чому утворюється неприємний гомін? Вся справа в тому, що повітря, що проходить через невеликеотвір (у нашому випадку проходить через прочинене вікно) утворює крихітне торнадо в той момент, коли потік повітря проходить повз передню кромку скла. Коли мікро смерч (або вихор) потрапляє в салон машини, він підвищує тиск усередині, чим створює зворотну хвилю потоку повітря. В результаті підвищений тиск усередині салону починає виштовхувати повітря з автомобіля. Оскільки звук- це хвиля коливання довкілля, то природно ми чуємо шум.
Якщо ви рухаєтеся на машині повільно, навряд чи почуєте цей звук. Але якщо ви розженетеся швидше, то шум досягне резонансної точки, за рахунок того, що в салон різко надходитиме велика кількість повітря, різко збільшуючи тиск усередині автомобіля. Це своє чергу почне виштовхувати зі звуком повітря із салону машини.
У науці, до речі, для цього явища є технічний термін. Називається цей ефект резонансу Гельмгольца.
Ще в 1850-х роках вчений Герман фон Гельмгольц показав, що коли повітря нагнітається в будь-яку порожнину, тиск у ній починає зростати. Далі, коли зовнішня сила, що нагнітає повітря в порожнину, слабшає або зникає повністю, то підвищений тиск в ній починає виштовхувати повітря назад. У результаті тиск у порожнині і зовні зрівняється, проте повітря все одно продовжить виходити з порожнини назовні.
Але як тільки тиск у порожнині знову стане меншим ніж у зовнішньому середовищі повітря знову почне різко надходити в порожнину.
У результаті цей цикл повторюватиметься із загасаючою амплітудою. Цикл залежатиме від форми порожнини. Якщо зовнішня сила виникатиме і зникатиме з частотою, що дорівнює власній частоті порожнини, то виникає резонанс. Тобто коливання повітря, що утворюють звук, не припинятимуться. Що ми якраз і чуємо в машині у випадкувідкритого вікна під час руху на певній швидкості.
Відповідно до обсягу порожнини залежатиме тон звуку. Наприклад, якщо подути на шийку пляшці, то ми можемо отримати середній за тональністю звук. Але оскільки салон машини може вміщати достатню кількість повітря, то за певних умов утворюється тонке звучання.
До речі, якщо ви думаєте, що зможете позбутися цього звуку невеликим збільшенням швидкості руху, то ви помиляєтеся. Щоб позбавитися шуму з відкритим вікном, ви повинні істотно збільшити швидкість машини. Але це можливо не позбавить вас на 100 відсотків неприємного звуку. Адже насправді цей звук по суті вже не резонанс, а пік амплітуди коливань повітря. Відповідно, якщо ми трохи додамо швидкість, то звук може не зникнути, а лише змінити тонове звучання. Так, якщо ви суттєво збільшите швидкість, то ви звичайно повністю позбавитеся бавовни повітря, але тоді ви можливо ризикуєте отримати штраф за перевищення швидкості. Тому якщо ви трохи відкрили вікно в машині і вас почав дратувати резонансний шум потоків повітря, то краще або трохи відкрити ще одне вікно, або повністю закрити всі вікна. Також як один із варіантів вирішення цієї проблеми-це відкрити вікно ще більше. Але знову ж таки цей спосіб актуальний тільки в теплу пору року.
До речі найчастіше проблема звуку, що плескає, спостерігається в нових сучасних автомобілях. У старіших транспортних засобах поява подібного звуку менш імовірна.Чому ж відкриття вікна призводить до появи неприємного шуму, що плескає найчастіше в сучасних автомобілях?
Вся справа в тому, що всі сучасні автомобілі стали аеродинамічнішими в порівнянні зі своїми більш квадратними попередниками.
Автовиробники вже довгий час намагаються максимально знизити витрати палива в автомобілях. Для цього автомобільні компанії проектують сучасні автомобілі, які мають гладкіші форми кузова, що дозволило суттєво знизити аеродинамічний опір повітря, що впливає на економічність. В результаті більш аеродинамічної форми та лінії, кузова більш ефективно відводять потоки повітря, знижуючи навантаження на двигун під час руху, що відповідно дозволяє суттєво скоротити витрату палива.
У результаті частина потоків повітря тепер відводиться з боків автомобіля, де знаходяться вікна, при відкритті яких з боків машини починають створюватися міні вихори, які утворюються через надмірний тиск потоків повітря, що проходять з боків машини.
Адже під час руху вперед лобове скло машини стикається з потоками повітря, які розходяться з обох боків машини. В результаті повітря з боків ніби стискає автомобіль з двох сторін. У результаті якщо трохи прочините вікно автомобіля, то повітря під великим тиском почне надходити в салон створюючи підвищений тиск усередині машини.