Резонанс столбов воздуха

Рис. 59. Резонанс столба воздуха в трубе под действием звучащего камертона.

Вследствие отражения звуковых волн у концов трубы столб воздуха, заключенный в трубе конечной длины и диаметра, малого но сравнению с длиной волны, как и стержень, представляет собой одномерную колебательную систему, обладающую определенными нормальными колебаниями — основным тоном и гармоническими обертонами. Частоты этих колебаний и распределение их амплитуд вдоль трубы, а также возникновение резонанса при вынужденных колебаниях определяются совершенно теми же условиями, что и в случае стержня, причем закрытый конец трубы аналогичен закрепленному концу стержня, а открытый конец трубы — свободному 154). [c.734]

Объемные колебательные системы могут резонировать с источником не только на своей основной частоте, но и на частотах обертонов. Например, если над открытым концом цилиндрической вертикальной трубки, частично погруженной в воду, держать звучащий камертон, а трубку постепенно поднимать, то резонанс наступает при различной длине воздушного столба. Резонанс при большей длине воздушного столба и означает, что он произошел на обертоне, так как основная частота столба воздуха с увеличением его длины уменьшается (частота камертона остается неизменной). [c.404]

Труба и сирена. Голос. Проделаем такой опыт. Возьмём стеклянную трубку, открытую с верхнего конца. На нижний суживающийся конец наденем резиновую трубку, соединённую с сосудом, наполненным водой (рис. 59). К открытому концу трубки поднесём 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 уберём камертон от отверстия трубки. Столб воздуха в трубке будет совершать собственные колебания. [c.102]

Для увеличения излучения звука камертона пользуются обычно другими способами. Наиболее распространенный способ состоит в том, что камертон устанавливают на деревянный ящик, открытый с одной или обеих сторон. Колебания ножек камертона передаются через его стебель этому ящику и возбуждают колебания находящегося в нем столба воздуха. Такой ящик называется резонатором излучение звука из него происходит так же, как излучение трубами, о чем мы уже рассказывали выше. Если ящик закрыт с одной стороны и его длина составляет четверть длины звуковой волны, излучаемой камертоном, колебания столба воздуха будут наиболее интенсивны (как и в трубе, закрытой с одного конца). При таких условиях возникает явление резонанса частота внешней силы (колебаний камертона) совпадает с собственной частотой колебаний воздуха в резонаторном ящике. Некоторую роль в излучении играет также сама поверхность резонаторного ящика, которая излучает звук. [c.114]

Под действием внешней синусоидальной силы в столбе воздуха возникают вынужденные колебания их интенсивность имеет максимум (резонанс), если частота внешней силы равна ) одной из собственных частот столба воздуха, т, е, такова, что между соответствующей ей длиной волны X в воздухе и длиной столба L выполняется соотношение (6.49), [c.215]

Когда дальний конец трубы закрыт, то размеры трубы, а значит, и столба воздуха таковы, что резонанс воздуха помогает колебаниям диффузора на низких частотах благодаря малому сопротивлению воздушной нагрузки на резонансной частоте. [c.198]

Чтобы передача колебаний камертона воздушному столбу в ящике была более эффективна, используют явление резонанса. Для этого длина резонансного ящика должна быть равна четверти длины волны, создаваемой камертоном в воздухе. При этом условии основная частота колебаний воздушного столба в ящике близка к частоте колебания камертона и возникает акустический резонанс. [c.234]

Вследствие отражения звука от поверхности воды в трубке возникают стоячие волны механизм их образования подобен механизму образования стоячих волн при подбрасывании веревки, закрепленной на одном конце. Легко найти в результате нашего опыта, что резонанс будет наступать в том случае, когда длина воздушного столба Ь примерно равна нечетному целому числу, кратному /4, где X — длина звуковой волны в воздухе [c.106]

Остается рассмотреть еще один существенный момент. Когда отношение рЫ между частотой вынужденных и собственных колебаний отклоняется в ту или другую сторону от единицы, величина потерь уменьшается но сравнению с максимальным значением тем быстрее, чем меньше значение коэффициента трения Ь. Другими словами, чем интенсивнее резонанс в случае точного совпадения частот, тем уже область, в которой величина колебаний остается близкой к максимальному значению. Например, для того, чтобы заметным образом возбудить камертон, — даже если он снабжен резонансным ящикоаг, — колебаниями другого камертона, расположенного поблизости, требуется очень точная настройка, тогда как столб воздуха в почти полностью закрытом сосуде (например, в колбе или в органной трубе) сильно реагирует на колебания в значительно более широком диапазоне частот. Для уяснения этого вопроса заметим, что выражение для рассеяния энергии (20) в 12 можно переписать в следующем виде [c.51]

Не усложняя наш разговор, отметим, что наиболее эффективно инерционность потока используется не во всем рабочем диапазоне, а лишь при тех оборотах, на которых возникает резонанс колебаний потока во впускной трубе. Что это означает Газовый "столб" в трубе (в нашем случае это результат смешивания воздуха и паров бензина) - упругое тело с определенными колебательными характеристиками. Например, при прочих равных условиях более длинной трубе соответствует бопее низкая частота собственных колебаний газа в ней - это хорошо известно музыкантам-трубачам [c.11]

Проведенные опыты демонстрируют проявление независимого термоосцилляционного механизма генерации конвективного течения, характеризующегося параметром R , = /)Q2( 0)2/j3/2y Обсуждая возможные механизмы возбуждения термоосцилляционной конвекции в колеблющемся столбе, следует исключить из рассмотрения эффекты, связанные с резонансом акустических волн [5, 6], поскольку в условиях проведенных экспериментов длина звуковой волны перевосходит длину канала и, уж тем более, размер конвективных валов. Термоанемометрические измерения показывают однородность пульсационного поля скоростей (амплитуды колебаний) по всей длине канала. Однородность поршневых колебаний по длине канала подтверждается также тем, что возбуждение конвективных структур происходит одновременно по всей его длине (это показывают тепловые измерения и визуальные наблюдения). Поэтому можно сделать вывод, что сжимаемость воздуха, используемого в качестве рабочей среды, не играет существенной роли. [c.28]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...