Естествознание

Волны на поверхности озера или хлебного поля можно увидеть глазами. Однако большинство механических волн невидимы, как, например, звуковые волны. Рассмотрим опыт.

Будильник, стоящий на небольшой подушечке, поместим под колокол воздушного насоса. Его "тиканье" станет тише, но все же будет вполне различимо. Откачав из-под колокола воздух, мы перестанем слышать тиканье вообще. Следовательно, звук тикающих часов мы слышим потому, что в воздухе могут возникать волны. Они и доносят до нас энергию "тиканья" часов.

Скорость звука в воздухе » 330 м/с. В жидкостях звук распространяется быстрее. В твердых телах - еще быстрее. В стальном рельсе, например, звук распространяется со скоростью » 5000 м/с.

Скорость распространения звуковых волн в разных средах неодинакова. Медленнее всего звук распространяется в газах. Именно поэтому гром сильно запаздывает после вспышки молнии. Если гроза от нас далеко, то раскат грома можно услышать даже спустя 10-20 секунд.

В § 15.2 мы узнали, что график колебаний маятника является достаточно простой линией, которая называется синусоидой. Графики же колебаний тел, испускающих звуки, гораздо сложнее.

Вы видите графики колебаний воздуха около рта человека, поющего звуки "А" и "О". Заметьте, что колебания воздуха (и голосовых связок человека) являются довольно сложными, состоящими как бы из нескольких колебаний, накладывающихся друг на друга.

Проделаем опыт, подтверждающий, что источниками звука действительно являются колеблющиеся тела. Воспользуемся физическим прибором камертон. Он представляет собой металлическую "рогатку", укрепленную на ящичке, у которого нет одной стенки. Если специальным резиновым молоточком ударить по "ножкам" камертона, то он будет издавать звук, называемый музыкальным тоном.

Медленно придвинем звучащий камертон к теннисному шарику, висящему на нити. Как только они соприкоснутся, шарик сразу же, будто от сильного толчка, отскочит в сторону. Так происходит именно из-за частых колебаний ножек камертона.

Акустический резонанс. Название этого явления происходит от латинского слова "резоно" - откликаюсь. Познакомимся с ним на опыте. Расположим два камертона рядом, повернув их друг к другу теми сторонами ящичков, где нет стенок. Ударим один из камертонов молоточком. Через 5-10 секунд заглушим его рукой. Удивительно, но теперь будет звучать второй камертон, который мы не ударяли молоточком!

Объяснение этого опыта следующее. Ударив левый камертон, мы передали ему некоторое количество механической энергии. В результате камертон начал звучать, то есть излучать энергию в окружающее пространство в виде звуковых волн. Наиболее интенсивно они излучаются через открытую сторону ящичка-подставки. Попадая внутрь такого же ящичка-подставки второго камертона, волны возбуждают в ней (и ножках камертона) вынужденные колебания той же частоты. Через 5-10 секунд звуковые волны перенесут достаточное количество энергии, чтобы звук правого камертона стал достаточно громким. Однако он все же тише звука первого камертона, поэтому его и нужно заглушить, например, ладонью.