ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Труба и сирена. Голос из "Звуковые и ультразвуковые волны Издание 3 " Труба и сирена. Голос. Проделаем такой опыт. Возьмем стеклянную трубку, открытую с верхнего конца. На нижний суживающийся конец наденем резиновую трубку, соединенную с сосудом, наполненным водой (рис. 59). К открытому концу трубки поднесем звучащий камертон. Если мы станем менять уровень воды, поднимая или опуская сосуд с водой, то мы услышим, как звук то усиливается и достигает значительной силы, то снова ослабевает. Усиление звука получается вследствие резонанса. Под действием внешней синусоидальной силы (колебания ножек камертона) возникают вынужденные колебания столба воздуха в трубке, и когда собственная частота этих колебаний совпадает с собственной частотой колебаний камертона, амплитуда смещения частиц воздуха в трубке увеличивается. Звук будет продолжаться некоторое время и после того, как мы уберем камертон от отверстия трубки. Столб воздуха в трубке будет совершать собственные колебания. [c.106] Так как звук почти полностью отражается от воды (причина этого станет ясна в дальнейшем), то энергия практически не будет проникать из воздуха в воду нетрудно понять, что на границе воздух — вода должен быть тогда узел смещения (и скорости) и пучность давления. Но написанное выше условие для образования стоячих волн в трубке означает также, что с открытой стороны трубки имеется узел давления и, следовательно, поток энергии через открытый участок трубки также равен нулю. Это значит, что между колебаниями столба воздуха в трубке и окружающим воздухом нет обмена энергией. [c.106] Для получения звука от закрытой с одного конца трубки нужно несколько наловчиться и дуть с определенной силой и при определенном положении губ. Чтобы избежать этих неудобств, а также для того, чтобы при вдувании воздуха в трубу возникали более интенсивные колебания, в органной трубе (и свистке) струя воздуха направляется на острое ребро. На рис. 60, а показан разрез органной трубы с закрытым концом через нижнюю трубку воздух из органного меха входит в камеру, закрытую сверху и имеющую тонкую щель Щ. [c.109] Рассмотрим несколько подробнее процесс образования звука в органной трубе и выясним, почему этот процесс следует считать автоколебательным. [c.109] Фотографирование струи дымного воздуха показало, что в щели Щ происходит сложный процесс периодического образования вихрей, схематически показанный на рис. 60, б. Возникающие периодические вихри, как бы выходящие из щели, проходят один за другим то слева, то справа от клина К (рис. 61). На столб воздуха в трубе действуют периодические толчки, в результате чего в нем возникают колебания. Эти колебания в свою очередь оказывают обратное воздействие на процесс вихреобразования у щели. Колебания столба воздуха в трубе приобретают частоту, близкую к одной из его собственных частот, в зависимости от того, какова скорость продувания воздуха через щель. [c.109] Частота и характер колебаний столба воздуха в органной трубе определяются свойствами самой колебательной системы, регулирование поступления энергии на поддержание колебаний производится самой системой. Поэтому колебания столба воздуха в органной трубе представляют собой типичный случай автоколебаний, о которых мы говорили в первой главе. [c.109] Кроме закрытых труб, используются также и открытые органные трубы длина звуковой волны, излучаемой такой трубой, в 2 раза меньше (т. е. частота в 2 раза выше), чем у закрытой трубы такой же длины. [c.109] Особенно сильные звуки получаются при помощи сирены, применяемой для целей сигнализации на морских судах. [c.109] В неподвижном круге и соответственно этому путь в трубу то открывается, то закрывается. Струя воздуха под давлением в несколько атмосфер вдувается в трубу через неподвижный диск и прерывается вращающимися отверстиями. В результате таких прерываний образуется ряд импульсов или толчков воздуха, создающих сильный звук, частота которого определяется количеством толчков за 1 сек, т. е. числом отверстий в дисках и скоростью вращения подвижного диска. Характерный завывающий звук сирены объясняется тем, что скорость вращения подвижного диска после запуска сирены постепенно увеличивается, а затем, достигнув наибольшего значения, после выключения мотора уменьшается соответственно этому постепенно увеличивается и затем уменьшается частота излучаемого сиреной звука. [c.110] Таким образом, излучение звука сиреной происходит благодаря раздроблению струи воздуха. [c.111] Голосовой орган человека представляет собой весьма совершенный тип язычкового инструмента, в котором роль язычка выполняют голосовые связки. Этими особыми эластичными связками закрыт верхний конец дыхательного горла, играющего роль воздушной трубки. Выгоняемый из легких воздух проходит через щель, образуемую связками, и приводит их в колебание воздушный поток прерывается с частотой собственных колебаний связок, в результате чего происходит излучение звука. Изменяя натяжение голосовых связок, мы изменяем частоту их собственных колебаний и, следовательно, частоту излучаемого нами звука. Частота и характер колебаний голосовых связок определяются свойствами самой колебательной системы — голосового аппарата регулирование поступления энергии на поддержание колебаний производится самими голосовыми связками, т. е. механизмом, принадлежащим самой колебательной системе. Поэтому колебания воздуха в полости рта, как и колебания столба воздуха в органных трубах, представляют собой типичный случай автоколебаний. [c.112] Вернуться к основной статье