Навигация:   Главная  –  Звук  –  Образование звуковой волны






Образование звуковой волны

Звук - это упругие волны. Чаще вceгo мы имеем дело с распространением звуковых волн в воздухе. Постараемся разобраться в причинах их возникновения. Воздух, как и все газы, обладает свойствам объёмной упругости. Когда мы накачиваем камеры велосипеда или aвтомашины, то чувствуем, как качать становится всё труднее и труднее. Это значит, что давление воздуха в камере повышается и требуется прилагать большее усилие, чтобы втолкнуть в неё ещё некоторое количество воздуха. Ещё более наглядно проявляется свойство объёмной упругости воздуха в следующем опыте. Если мы надавим на поршень, находящийся в замкнутом цилиндре, содержащем воздух, а затем отпустим этот поршень, то он подастся назад, как если бы eгo выталкивала сжатая пружина. Такой пружиной служит воздух; объёмная упругость воздуха приволит к тому, что воздух сопротивляется сжатию.

Объёмная упругость воздуха сравнительно невелика; это и используется в автомобильных шинах. Если обод колеса просто обит резнной, машина испытывает большую тряску - резина имеет слишком большую упругость и легко передаёт толчки кузову при езде по неровной дороге. Воздух, нaкaчанный в камеры, вследствие малой упругости (т. е, значительно большей, чем у резины, податливости) смягчает удары, и ход автомобиля становится более плавным, Как и всякое тело, воздух обладает также массой и, следовательно, инерцией. Если eгo привести в движение, он продолжает двигаться и после тoгo, как сила, вызвавшая движение, прекратила своё действие.

Наличие силы упругости и инерции служит при определённых условиях причиной возникновения волнового движения. Именио упругость и инерция воздуха приводят к образованию упругих волн в воздухе. Упругая воздушная волна образуется при внезапном изменении плотности воздуха, т. е. при появлении сгущения или разрежения в какой нибудь точке. Когда, например, лопается сильно надутый резиновый шар, освободившийся сжатый воздух ударяет об окружающий воздух, находящийся при нормальном давлении, и расталкивает eгo во все стороны. Вследствие своей инерции воздух не может расшириться мгновенно, и более близкий слой оказывается сжатым. Этот слой благодаря объёмной упругости воздуха снова расширяется и приэтом сжимает следующий наружный слой, который, в свою очередь расширяясь, сжимает следующий слой. Так в воздухе возникает шаровая упругая волна; состояния сжатия и разрежения передаются от одного слоя к другому. В воздушной волне каждая частица воздуха движется взад и вперёд по направлению движения волны, т. е. по радиусам, проходящим через центр лопнувшего мяча. Таким образом, в воздушной упругой волне частицы колеблются в направлении распространения волны; такая волна называется продольной. Движение частиц в волнах на воде имеет совсем другой характер: частицы воды совершают движение по кpyгoвым орбитам, причём плоскость кpyгoв лежит в направлении распространения волны.

Лопнувший мяч создаёт в воздухе одиночный импульс давления. При длительных колебаниях какого либо тела, например ножек камертона или рояльной струны, в воздухе беспрерывно возникают упругие волны. Колеблющееся тело при своём движении вперёд сжимает воздух, находящийся перед ним, и это сжатие передаётся наружным слоям воздуха. При движении тела назад непосредственно за сгущением начинает распространяться разрежение. Затем, когда тело движется опять вперёд, снова распространяется сгущение, и т. д. Таким образом, колеблющееся тело непрерывно образует, или, как говорят, излучает, упругие волны, состоящие из последовательных сгущений и разрежений воздуха.

Эти упруrие волны сжатия и разрежения, возникающие в воздухе при колебаннях тел, и есть звуковые волны, или звук. Звук возникает и распространяется не только в воздухе и газах, но также в жидкостях и твёрдых телах.