Прочетете Звук и слух - Суслов Б

ЖАНРОВЕ 358
АВТОРИ 249 776
КНИГИ 567 172
СЕРИЯ 20 862
ПОТРЕБИТЕЛИ 514 833

И така, звукът се ражда от трептящото движение на телата. Не всяка вибрация обаче е придружена от звук. Тялото издава звук, който се възприема от ухото само ако вибрира най-малко 16 и не повече от 20 000 пъти за една секунда. Въпреки това би било погрешно да се мисли, че тяло, което вибрира с честота, да речем, 10 или 30 000 пъти в секунда, не звучи. Бавно осцилиращо махало също звучи като тела и при сто хиляди трептения в секунда. Само ние не чуваме тези звуци. Звуци с честота под 16 се наричат инфразвуци, а тези с честота над 20 000 ултразвук. В тази книга ще говорим главно за чутите звуци.

Как се различават звуците с различни честоти един от друг? Направете такова просто изживяване. Вземете обикновен трион и тънка дъска. Прекарайте дъската бавно през зъбите на триона (фиг. 4); ще чуете отделни удари - удари на дъската по зъбите. Плъзнете малко по-бързо и ще чуете нисък плътен звук. Колкото по-бързо движите дъската върху зъбите, толкова по-високи ще бъдат звуците. Помислете за пронизителния вой на електрически циркулярен трион, докато реже парче дърво. Всичко това ни убеждава, че колкото по-висока е честотата, тоест колкото повече трептения в секунда прави едно тяло, толкова по-висок е звукът, който излъчва.

Фиг. 4. Опит в получаването на звук с трион и дъска

Интересно е да се отбележи, че когато се появи звук с определена височина, е напълно безразлично кое тяло вибрира и каква е причината за вибрациите. Всяко тяло, което вибрира, например 500 пъти в секунда, винаги ще издава звук с една и съща височина, независимо дали е струна на китара, звънец или свирка. Обратно, ако чуем звукдадена височина, можем уверено да кажем: звучащото тяло вибрира 500 пъти в секунда. Така че честотата на трептенията на тялото може да се определи от височината на звука.

Този модел често ни помага в живота. Например, наливайки течност в тъмна чиния, ние определяме по промяната на височината, когато е пълна.

Когато колата върви по равен път, тътенът на работещ двигател има една височина; ако по пътя има изкачване, двигателят намалява броя на оборотите, колата се забавя и тътенът става различен, по-нисък. Слушайки тези звуци, водачът незабавно превключва регулатора на скоростта. Моторът се ускорява отново и височината на тътен се доближава до предишната.

По височината на звука можете лесно да определите дали идва тежък танк с дизелов двигател или лек танк, оборудван с бензинов двигател. Звукът на последния обикновено е по-висок.

Как един звук, възникнал някъде, достига до ухото ни?

3. Звукови вълни

Хвърлете камък във водата. На повърхността му кръгови вълни веднага ще се разпръснат, оставяйки все по-далеч и по-далеч от мястото, където е паднал камъкът. На пръв поглед изглежда, че отделни частици вода също напускат вълната. Но ако хвърлите лек чип върху повърхността на водата, можете да видите, че чипът се люлее само нагоре и надолу; то точно повтаря движението на заобикалящите го водни частици. Когато вълната тече, чипът се издига нагоре - до гребена; вълната е преминала - и чипът отново се връща на първоначалното си място. Не се движи по посока на вълната, не следва вълната. Това означава, че частиците вода, които образуват вълна, не си отиват с нея, а само се колебаят нагоре и надолу.

На фиг. 5 показва как частиците една след друга влизат в трептящо движение, образувайки вълна.

Разпространението на звука може да се сравни с разпространениетовълни по водата. Само че вместо камък, хвърлен във водата, има трептящо тяло, а вместо повърхността на водата има въздух.

Фиг. 5. Схематично представяне на водна вълна. Стрелките показват посоката на движение на отделните водни частици

Нека източникът на звук е камертон. Това е малък огънат стоманен прът с крак на завоя (фиг. 6). При настройка на музикални инструменти често се използва камертон. Лек удар върху камертона може да го накара да прозвучи. В първия момент след удара клонът на камертона се отклонява, да речем, надясно; в същото време той избутва частиците въздух в съседство с него надясно. Тогава в малко пространство близо до камертона въздухът ще се кондензира. Но в това състояние частиците въздух не могат да останат. Опитвайки се да се разпръснат, те ще избутат съседите си вдясно и кондензацията много бързо ще се прехвърли от един слой въздух в друг. Но клонът на камертона няма да остане в покой. В следващия момент той вече ще се отклони наляво и ще избута частиците въздух от лявата страна. А отдясно въздухът сега ще бъде разреден. Това разреждане, подобно на кондензацията, бързо ще се предаде на всички слоеве въздух.

При следващото трептене същият модел ще се повтори. Така всяка вибрация на клона на камертона ще създаде една концентрация и едно разреждане във въздуха. Редуването на такива концентрации и разреждания е звуковата вълна. Колко трептения прави камертонът, толкова отделни уплътнения - "ръбчета" и разреждания - "вдлъбнатини" изпраща във въздуха. Когато такава вълна достигне ухото, ние я възприемаме като звук.

Има обаче значителна разлика между водните и звуковите вълни. Водните вълни се разпространяват пръстеновидно и само по повърхността. Звуковите вълни запълват цялото пространство около звучащото тяло. Освен това във водаПри вълна отделните частици осцилират нагоре и надолу по посока на вълната, докато при звукова вълна частиците осцилират напред-назад по вълната. Следователно вълните на повърхността на водата се наричат напречни, а звуковите вълни - надлъжни.

Но каквато и да е вълната, частиците материя, участващи в колебателното движение, никога не се движат с вълната. А самата вълна е само прехвърляне на движение от една осцилираща частица към друга.

Костите на доминото ще ви помогнат да разберете това още по-добре. Поставете ги всички в редица, близо един до друг, и натиснете първата кост (фиг. 7). Падайки, тя ще отнесе втората кост, втората - третата и т.н. След кратко време всички кости ще лежат. Всеки от тях остана на мястото си и в целия ред се предаваше само движение.

Фиг. 7. Падащото домино наподобява разпространението на звукова вълна

По същия начин частиците от осцилиращия въздух не летят от устата на говорещия човек в ушите на слушателя, а се предава само движението на частиците, образувайки отделни кондензации и разреждания.

Ние чуваме артилерийски изстрели на разстояние много километри и поради колебателните движения на отделните въздушни частици.

Предаването на звук на разстояние изисква известно количество работа. В крайна сметка, за да възникне звукова вълна, е необходимо да се разклатят частиците въздух. Но обхватът на трептенията на частиците в звуковата вълна е пренебрежимо малък. Налягането, което се образува в местата, където вълната се сгъстява, не надвишава дори при най-силен звук 0,5 грама на квадратен сантиметър, а при слаб звук това налягане е много по-малко от налягането, което упражнява комар, кацнал върху главата на човек! От това става ясно, че работата, която се извършва за създаване на звукова вълна, е много малка. Ако милион души говорят едновременно в продължение на час и половина,тогава цялата енергия на звуковите вълни, генерирани от милион гласове, би била достатъчна само за да заври една чаша вода!

Читателят може да попита: защо тогава, за да получите звук, трябва да похарчите много работа? Опитайте известно време да надуете свирката - ще видите, че това не е лесна задача. Сирените и клаксоните често използват сгъстен въздух или пара при налягане няколко пъти по-високо от атмосферния въздух. И въпреки толкова големия разход на енергия, полученият звук се разпространява на сравнително кратко разстояние.