§ 22. Акустический резонанс

56

Гл. II. Звуковые колебания

ковых волн в воздухе. В опыте, который мы сейчас разберем,

роль ящиков чисто вспомогательная.

Ударим один из камертонов и затем приглушим его пальцами.

Мы услышим, как звучит второй камертон.

Возьмем два разных камертона, т. е. с различной высотой

тона, и повторим опыт. Теперь каждый из камертонов уже не

будет откликаться на звук другого камертона.

Нетрудно объяснить этот результат. Колебания одного камер-

тона (1) действуют через воздух с некоторой силой на второй

камертон (2), заставляя его совершать вынужденные колеба-

ния. Так как камертон 1 совершает гармоническое колебание,

то и сила, действующая на камертон 2, будет меняться по закону

гармонического колебания с частотой камертона 1. Если частота

силы та же, что и собственная частота камертона 2, то имеет

место резонанс — камертон 2 сильно раскачивается. Если же

частота силы иная, то вынужденные колебания камертона 2

будут настолько слабыми, что мы их не услышим.

Так как камертоны обладают очень небольшим затуханием,

то резонанс у них острый (§ 14). Поэтому уже небольшая раз-

ность между частотами камертонов приводит к тому, что один

перестает откликаться на колебания другого. Достаточно, напри-

мер, приклеить к ножкам одного из двух одинаковых камертонов

кусочки пластилина или воска, и камертоны уже будут расстро-

ены, резонанса не будет.

Мы видим, что все явления при вынужденных колебаниях

происходят у камертонов так же, как и в опытах с вынужденны-

ми колебаниями груза на пружине (§ 12).

Если звук представляет собой ноту (периодическое колеба-

ние), но не является тоном (гармоническим колебанием), то это

означает, как мы знаем, что он состоит из суммы тонов: наиболее

низкого (основного) и обертонов. На такой звук камертон должен

резонировать всякий раз, когда частота камертона совпадает

с частотой какой-либо из гармоник звука. Опыт можно произ-

вести с упрощенной сиреной и камертоном, поставив отверстие

резонатора камертона против прерывистой воздушной струи. Ес-

ли частота камертона равна 300 Гц, то, как легко убедиться,

он будет откликаться на звук сирены не только при 300 преры-

ваниях в секунду (резонанс на основной тон сирены), но и при

150 прерываниях — резонанс на первый обертон сирены, и при

100 прерываниях — резонанс на второй обертон, и т. д.

Нетрудно воспроизвести со звуковыми колебаниями опыт,

аналогичный опыту с набором маятников (§ 16). Для этого нуж-

но только иметь набор звуковых резонаторов — камертонов,

Гл. II. Звуковые колебания

57

струн, органных труб. Очевидно, струны рояля или пианино

образуют как раз такой и притом очень обширный набор ко-

лебательных систем с разными собственными частотами. Если,

открыв рояль и нажав педаль, громко пропеть над струнами

какую-нибудь ноту, то мы услышим, как инструмент откликается

звуком т о й ж е в ы с о т ы и с х о д н о г о т е м б р а. И здесь

наш голос создает через воздух периодическую силу, действую-

щую на в с е струны. Однако откликаются только те из них, ко-

торые находятся в резонансе с гармоническими колебаниями —

основным и обертонами, входящими в состав спетой нами ноты.

Таким образом, и опыты с акустическим резонансом могут

служить прекрасными иллюстрациями справедливости теоремы

Фурье.

жүктеу/скачать 6,71 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: