Почему вы слышите разницу между горячей и холодной водой?

Как вы думаете, какая из них была горячей, а какая холодной? Прокрутите вниз, чтобы найти ответ..

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

Продолжайте прокручивать

.
.
.

.
.
.
.
.

.

.

.

.

.

Да, первый звуковой семпл — льющаяся холодная вода, а второй — горячая вода.
Работа была впервые проделана лондонским рекламным агентством Condiment Junkie, которое использует звуковой дизайн в брендинге и маркетинге, в сотрудничестве с исследователями из Оксфордского университета, и они опубликовали исследовательскую работу по этому вопросу. Эксперимент впервые описан в блоге Condiment Junkie , а затем был подхвачен NPR и многими другими. На YouTube есть даже видео об этом явлении, которое набрало более 1,5 миллионов просмотров.

Однако на самом деле не было хорошего объяснения того, почему мы слышим разницу. В академической статье это на самом деле не обсуждалось. В видео на YouTube просто говорится, что «изменение плескания воды изменяет звук, который она издает, из-за различных сложных гидродинамических причин», что на самом деле ничего не объясняет. По словам одного из основателей Condiment Junkie, «в горячей жидкости больше пузырей… вы, как правило, получаете от нее звуки более высокой частоты», но дальнейшее обсуждение на NPR отметило: «Холодная вода более вязкая… Вот что делает этот высокий звон». ». Они оба правы? На форумах по физике даже есть изрядное количество дискуссий по этому поводу .
Но это все домыслы. Большинство аргументов наполовину сформированы и включают в себя изрядное количество размахивания руками. На самом деле никто не анализировал звук.

Итак, я проанализировал два приведенных выше примера с помощью Sonic Visualiser . Спектрограммы очень хороши для такого рода вещей, потому что они показывают вам, как частотный состав меняется с течением времени. Но вы должны быть осторожны, потому что, если вы не выберете, как тщательно это визуализировать, вы легко пропустите интересные вещи.

Вот спектрограммы двух файлов, холодная вода сверху, горячая вода снизу. Частота находится в логарифмическом масштабе (иначе все детали будут забиты внизу), а пиковые частоты сильно подчеркнуты (шумов ужасно много).

Анализа больше, чем показано, но наиболее поразительной особенностью является то, что в обоих сигналах присутствуют одни и те же частоты! Существует сильная доминирующая частота, которая линейно увеличивается примерно с 650 Гц до чуть более 1 кГц. И есть вторая частота, которая появляется немного позже, начиная примерно с 720 Гц, падая до 250 Гц, а затем снова поднимаясь вверх.

Эти частоты практически одинаковы как в горячем, так и в холодном случае. Разница в основном в том, что холодная вода имеет гораздо более сильную вторую частоту (та, которая падает).

Таким образом, все те люди, которые размышляли о том, почему и как горячая и холодная вода звучат по-разному, похоже, ошиблись. Если бы они на самом деле проанализировали звук, они бы увидели, что воспроизводятся одни и те же частоты, но с разной силой.

Мое первое предположение заключалось в том, что вторая частота связана с тем, что размер капель воды зависит от скорости потока воды. Когда течет больше воды, в середине потока капли становятся большими и поэтому производят более низкие частоты. Горячая вода менее вязкая (более жидкая) и поэтому не так сильно распадается на эти капли.

Насчет первой частоты я был менее уверен. Возможно, это связано с размером капель по умолчанию, и только некоторые капли воды имеют больший размер. Но почему эта первая частота линейно возрастает? Может быть, после того, как вода попадает на поверхность, она всегда разделяется на мелкие капли, и поэтому они разбрызгиваются обратно после первоначального удара. Возможно, чем больше воды на полу, тем мельче капли, выплескивающиеся обратно вверх, дающие увеличение этой частоты.

Но Род Селфридж , исследователь из отдела аудиотехники, дал лучшее возможное объяснение, которое я повторю здесь дословно.

Линия более высокой частоты на спектрограмме, которая линейно увеличивается, может быть связана с объемом воздуха, оставшимся в сосуде, в который наливается жидкость. По мере наливания жидкости объем воздуха уменьшается, а резонансная частота оставшейся «камеры» увеличивается.

Нижняя линия частот может быть связана с силой добавляемой жидкости. По мере увеличения скорости заливки, увеличивая силу, падающая жидкость проталкивается дальше в резервуар. Это означает, что более глубокий столб воздуха захватывается и становится пузырем. Чем больше пузырь, тем ниже резонансная частота. Это теория Миннеарта, описанная в прилагаемой статье .

Последней моей мыслью было то, что для горячей воды, особенно кипящей, в сосуде и вокруг места контакта заливки будет пар. Возможно, пар обладает эффектом акустической фильтрации и/или физическим воздействием на начальный поток или брызги.

Конечно, более точный ответ включал бы несколько экспериментов, в которых разное количество воды наливалось в разные емкости. Но я думаю, что это уже демонстрирует необходимость проверки теории о том, какой звук будет происходить, в сравнении с анализом реально производимых звуков.