Що буде якщо під час руху трохи прочинити вікно?
Ви коли-небудь помічали, що якщо під час руху машини трохи відкрити, наприклад, заднє вікно може з’явитися жахливо дратівливий звук. Ви замислювалися, чому зазвичай дратівливий звук з’являється якщо тільки трохи прочинити вікно в автомобілі, тоді як якщо опустити вікно нижче звук відразу зникає?
Цей дратівливий звук відрізняється по тону звучання, що залежить від форми кузова. У якихось автомобілях звук не сильно дратує, в яких напроти 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 сильно дратує наші органи слуху.
Дивіться також: При якій максимальній швидкості розгону автомобіля з 0-100 км/год може вижити водій
Також напевно ви помічали, що подібний плескають звук при відкритим вікні чути тільки при певній швидкості руху машини. Тобто знизивши або збільшити швидкість автомобіля звук може пропасти. Але тепер питання: чому так відбувається? Звідки береться цей противний звук під час руху?
Для того щоб дізнатися причину виникнення неприємного звуку в машині у разі якщо трохи прочинити вікно, потрібно звернутися до науки. Звичайно до всіх улюбленої фізики.
Так що ж це за плескають звук? Виявляється, коли ми вчасно руху відкриваємо трохи вікно то потоки повітря за вікном створюють цей противний звук точно також як це робить повітря, що проходить через горловину пляшки.
Напевно ви чули, як може гудіти порожня пляшка якщо подути з боку на її шийку.
Але чому утворюється неприємний гул? Вся справа в тому, що повітря проходить через невеликий отвір (в нашому випадку проходить через прочинене вікно) утворює крихітне торнадо в той момент, коли потік повітря проходить повз передньої кромки скла. Коли мікро смерч (або вихор) потрапляє в салон машини він підвищує тиск усередині, чим створює зворотну хвилю потоку повітря. В результаті підвищений тиск всередині салону починає виштовхувати повітря з автомобіля. Оскільки звук – це хвиля коливання зовнішнього середовища, то природно, ми чуємо шум.
Якщо ви рухаєтеся на машині повільно, то навряд чи почуєте цей звук. Але якщо ви розженетеся швидше, то шум досягне резонансної точки, за рахунок того, що в салон буде різко надходити велика кількість повітря, різко збільшуючи тиск всередині автомобіля. Це в свою чергу почне виштовхувати зі звуком повітря з салону машини.
У науці, до речі, є для цього явища технічний термін. Називається цей ефект резонанс Гельмгольца.
Ще в 1850-х роках учений Герман фон Гельмгольц показав, що коли повітря нагнітається в будь-яку порожнину, то тиск у ній починає зростати. Далі, коли зовнішня сила нагнітає повітря в порожнину слабшає або зникає повністю, то підвищений тиск в ній починає виштовхувати повітря назад. У результаті тиск у порожнини і зовні зрівняється, але тим не менш повітря все одно продовжить виходити з порожнини назовні.
Але як тільки тиск в порожнині знову стане менше ніж у зовнішньому середовищі повітря знову почне різко надходити в порожнину.
У підсумку цей цикл буде повторюватися з затухаючою амплітудою. Цикл буде залежати від форми порожнини. Якщо зовнішня сила буде виникати і зникати з частотою, рівній власній частоті порожнини, то виникає резонанс. Тобто коливання повітря, що утворюють звук, не будуть припинятися. Що ми чуємо в машині у разі відкритого вікна при русі на певній швидкості.
Відповідно від об’єму порожнини залежатиме тон звуку. Наприклад, якщо подути на горлечко пляшки, то ми можемо отримати середньої по тональності звук. Але так як салон машини може вміщувати достатню кількість повітря, то при певних умовах утворюється низьке тонове звучання.
До речі якщо ви думаєте, що зможете позбутися від цього звуку невеликим збільшенням швидкості руху, то ви помиляєтеся. Щоб позбутися від шуму з відкритим вікном, ви повинні істотно збільшити швидкість машини. Але це можливо не позбавить вас на 100 відсотків від неприємного звуку. Адже насправді цей звук по суті вже не резонанс, а самий пік амплітуди коливань повітря. Відповідно якщо ми трохи додамо швидкість, звук може не зникнути, а лише змінити тонове звучання. Так, якщо ви істотно збільшите швидкість, то ви повністю позбудетеся від ударів з повітря, але тоді ви ризикуєте отримати штраф за перевищення швидкості. Тому якщо ви трохи прочинили 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 з варіантів рішення цієї проблеми – це відкрити вікно ще більше. Але знову ж таки цей спосіб актуальний тільки в теплу пору року.
До речі найчастіше проблема хлопающего звуку спостерігається в нових сучасних автомобілях. У більш старих транспортних засобах поява подібного звуку менш імовірно. Чому ж відкривання вікна призводить до появи неприємного хлопающего шуму найчастіше в сучасних автомобілях?
Вся справа в тому, що всі сучасні автомобілі стали більш аеродинамічними порівняно зі своїми більш квадратними попередниками.
Автовиробники вже довгий час намагаються максимально знизити витрату палива в автомобілях. Для цього автомобільні компанії проектують сучасні автомобілі, які мають більш гладкі форми кузова, що дозволило істотно знизити аеродинамічний опір повітря, що впливає на економічність. В результаті більш аеродинамічної форми і лінії кузова більш ефективно відводять потоки повітря знижуючи навантаження на двигун під час руху, що відповідно дозволяє істотно скоротити витрату палива.
Дивіться також: Як планувати подорож на автомобілі?
В результаті частина потоків повітря тепер відводиться з боків автомобіля, де знаходяться вікна, при відкриванні яких з боків машини починають створюватися міні вихори, які утворюються із-за надлишкового тиску потоків повітря, що проходять з боків машини.
Адже при русі вперед лобове скло машини стикається з потоками повітря, які розходяться з боків машини. У результаті повітря з боків як би стискає автомобіль з двох сторін. У підсумку якщо трохи відчините вікно автомобіля, то повітря під великим тиском почне надходити в салон створюючи підвищений тиск всередині машини.
