Британские физики традиционно отвечают на самые важные вопросы Вселенной. Вот и на этот раз они обнаружили источник звука «кап-кап-кап», который мы слышим при падении капель на водную поверхность.
Причиной исследования стала поездка доктора Анурага Агарвала (Anurag Agarwal) с инженерного факультета Кембриджского университета в гости к другу в Бразилию. Там он встретился с протекающей крышей, капли с которой постоянно скатывались в ведро с характерным звуком. Агарвал, раздраженный и в то же время заинтересованный, решил понять, какой именно процесс стоит за формированием того самого раздражающего звука. Простое столкновение капли с поверхностью, по его мнению, «не дает такой музыкальности» — а значит, все не так просто.
Для того, чтобы это выяснить, Агарвал провел эксперимент в одной из лабораторий родного Кембриджского университета, где использовал высокоскоростные камеры и подводный и надводный микрофоны. Как ранее и предполагалось, источником стали резонансные колебания поверхности воздушного пузырька, появляющегося в воде при столкновении с поверхностью, но механизм распространения звуковой волны при этом оказался не таким, как в теории.
В момент удара капля не издает звука, но через несколько миллисекунд после удара в капле формируется выемка. Затем эта выемка сжимается в пузырек воздуха, со всех сторон окруженный водой, который и выдает тот самый капающий звук. Он колеблется со скоростью около 5 кГц и колеблет саму воду вокруг себя. От момента удара капли о поверхность до появления звука проходит около 35 мс.
Такой яркий звук образуется только при падении капли на водную поверхность: при падении на дерево или бетон звук получается глухой. Как выяснил Агарвал, мыльный раствор не дает пузырьку колебаться с необходимой частотой и, соответственно, препятствует рождению того самого звука.
По словам Агарвала, это исследование позволит более реалистично имитировать капающий звук в кино, видеоиграх и других медиа.