Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Pdf көрінісі
|
| ЗВУКОВЫЕ КОЛЕБАНИЯ
§ 18. Звуковые колебания. Колебания упругой пластинки, за- жатой в тисках, имеют тем более высокую частоту, чем короче свободный (колеблющийся) кусок пластинки. Когда частота ко- лебаний делается выше 16 Гц, мы начинаем с л ы ш а т ь колеба- ния пластинки. Выше (§ 4) мы убедились в том, что и звучащий камертон тоже колеблется. Вообще человеческое ухо с л ы ш и т звук, когда на слуховой аппарат уха действуют механические колебания с частотой не ниже 16 Гц, но не выше 20 000 Гц (20 кГц). Колебания же с более низкими и более высокими частотами неслышимы 1 ).
баниями в упругих средах и телах (твердых, жидких и га- зообразных), частоты которых лежат в диапазоне от 16 до 20 кГц и которые способно воспринимать человеческое ухо. Соответственно этому механические колебания с указанными частотами называются звуковыми или акустическими (а к у- с т и к а — у ч е н и е о з в у к е). Неслышимые механические колебания с частотами ниже звукового диапазона часто называ- ют инфразвуковыми, а с частотами выше звукового диапазона, т. е. более 20 кГц — ультразвуковыми. Если звучащее тело, например электрический звонок, поста- вить под колокол воздушного насоса, то по мере откачивания воздуха звук будет делаться все слабее и, наконец, совсем пре- кратится. Передача колебаний от звучащего тела осуществляет- ся ч е р е з в о з д у х. Как именно происходит распространение колебаний в воздухе, мы рассмотрим позднее. Теперь же отметим только одно обстоятельство: при своих колебаниях звучащее тело попеременно то сжимает слой воздуха, прилегающий к по- верхности тела, то, наоборот, создает разрежение в этом слое. Таким образом, распространение звука в воздухе начинается 1 ) Неслышимы сами по себе, т. е. если они не сопровождаются колебаниями иного происхождения и со слышимыми частотами. Скрип качелей не означает, что мы слышим их качания. 50 Гл. II. Звуковые колебания с к о л е б а н и й п л о т н о с т и воздуха у поверхности колеб- лющегося тела. Но колебания плотности воздуха можно создать и без ко- леблющегося тела. Если, например, быстро вращать диск с от- верстиями, расположенными по окружности, и продувать через них струю воздуха (рис. 35), то позади отверстий струя будет прерывистой, получатся периодически следующие друг за другом уплотнения воздуха. Легко убедиться, что и в этом случае мы услышим звук. Рис. 35. Получение звука прерыванием струи воздуха Рис. 36. Сирена На прерывании воздушной струи основано устройство с и р е- н ы. В этом источнике звука вращающийся диск располагается обычно над неподвижным диском с таким же числом отверстий, причем отверстия прорезаны наклонно (рис. 36). Этим достигает- ся, во-первых, то, что подвижный диск приводится во вращение самой воздушной струей подобно колесу турбины, а во-вторых, одновременно прерывается столько струй, сколько отверстий в диске, благодаря чему звук значительно усиливается. Сирена или
даже простое
устройство, изображенное на рис. 35, удобны в опытах тем, что позволяют легко определять период звуковых колебаний. Число прерываний воздушной струи в секунду равно, очевидно, произведению числа отверстий z на число оборотов n диска в 1 с, период же равен обратной величине: T =
1 zn . Так как колебания воздуха, возникающие при работе сирены, не имеют характера гармонических, то число прерываний воз- душной струи (zn) н е я в л я е т с я ч а с т о т о й колебания.
Гл. II. Звуковые колебания 51 Как уже упоминалось, периодическое негармоническое движение не может быть охарактеризовано о д н о й частотой, а пред- ставляет собой набор гармонических колебаний с частотами, кратными основной частоте ν = 1/T (§ 17).
жүктеу/скачать 6,71 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|