Forskare har löst gåtan bakom en av de mest igenkännliga, och irriterande, hushållsljud:den droppande kranen. Och avgörande, de har också identifierat en enkel lösning för att stoppa det, som de flesta av oss redan har i våra kök.

Med hjälp av ultrahöghastighetskameror och moderna ljudinspelningstekniker, forskarna, från University of Cambridge, fann att 'plink, plinkljud som produceras av en vattendroppe som träffar en vätskeyta orsakas inte av droppen själv, men genom svängningen av en liten luftbubbla fångad under vattenytan. Bubblan tvingar själva vattenytan att vibrera, fungerar som en kolv för att driva det luftburna ljudet.

Dessutom, forskarna fann att förändring av ytans spänning, till exempel genom att tillsätta diskmedel, kan stoppa ljudet. Resultaten publiceras i tidskriften Vetenskapliga rapporter .

Trots att människor har hållits vakna av ljudet av droppande vatten från en läckande kran eller tak i generationer, den exakta källan till ljudet har inte varit känd förrän nu.

"Mycket arbete har gjorts på den fysiska mekaniken i en droppande kran, men inte mycket har gjorts på ljudet, "sade Dr Anurag Agarwal från Cambridge Department of Engineering, som ledde forskningen. "Men tack vare modern video- och ljudteknik, vi kan äntligen ta reda på exakt var ljudet kommer ifrån, som kan hjälpa oss att stoppa det. "

Agarwal, som leder Acoustics Lab och är stipendiat vid Emmanuel College, bestämde sig först för att undersöka detta problem när han besökte en vän som hade en liten läcka i taket på sitt hus. Agarwals forskning undersöker akustik och aerodynamik inom rymd, hushållsapparater och biomedicinska tillämpningar. "Medan jag hölls vaken av ljudet av vatten som föll ner i en hink placerad under läckan, Jag började tänka på detta problem, "sa han." Nästa dag diskuterade jag det med min vän och en annan besökande akademiker, och vi blev alla förvånade över att ingen faktiskt hade svarat på frågan om vad som orsakar ljudet. "

Arbetar med Dr. Peter Jordan från University of Poitiers, som tillbringade en termin i Cambridge genom ett stipendium från Emmanuel College, och sista året Sam Phillips, Agarwal inrättade ett experiment för att undersöka problemet. Deras installation använde en ultrahöghastighetskamera, en mikrofon och en hydrofon för att spela in droppar som faller i en tank med vatten.

Vattendroppar har varit en källa till vetenskaplig nyfikenhet i mer än ett sekel:de tidigaste fotografierna av dropppåverkan publicerades 1908, och forskare har försökt ta reda på källan till ljudet sedan dess.

Vätskemekaniken för en vattendroppe som träffar en vätskeyta är välkänd:när droppen träffar ytan, det orsakar bildandet av en hålighet, som snabbt backar på grund av vätskans ytspänning, vilket resulterar i en stigande vätskekolonn. Eftersom hålrummet backar så snabbt efter droppens slag, det får en liten luftbubbla att fastna under vattnet.

Tidigare studier har påstått att "plink" -ljudet orsakas av själva påverkan, hålighetens resonans, eller undervattens ljudfält som sprider sig genom vattenytan, men har inte kunnat bekräfta detta experimentellt.

I deras experiment, fann Cambridge-forskarna att något kontraintuitivt, det första stänk, bildandet av hålrummet, och vätskestrålen är alla effektivt tysta. Källan till ljudet är den instängda luftbubblan.

"Med hjälp av höghastighetskameror och högkänsliga mikrofoner, vi kunde direkt observera svängningen av luftbubblan för första gången, visar att luftbubblan är den viktigaste drivkraften för både undervattensljud, och det distinkta luftburna "plink" -ljudet, "sa Phillips, som nu är doktorand student vid Institutionen för teknik. "Dock, det luftburna ljudet är inte bara undervattensfältet som sprider sig till ytan, som man tidigare trott. "

För att "plinken" ska vara betydande, den instängda luftbubblan måste vara nära botten av hålrummet som orsakas av dropppåverkan. Bubblan driver sedan svängningar av vattenytan vid botten av hålrummet, fungerar som en kolv som driver ljudvågor upp i luften. Detta är en mer effektiv mekanism genom vilken undervattensbubblan driver det luftburna ljudfältet än vad som tidigare hade föreslagits.

Enligt forskarna, medan studien var rent nyfikenhetsdriven, resultaten kan användas för att utveckla effektivare sätt att mäta nederbörd eller för att utveckla ett övertygande syntetiserat ljud för vattendroppar i spel eller filmer, som ännu inte har uppnåtts.