Собственные колебания столбов воздуха

Итак, собственное колебание столба воздуха имеет вид стоячей волны. Между ее длиной волны X и длиной столба воздуха Ь существует соотношение [c.214]

Проведенное рассмотрение было основано на идеализациях, аналогичных тем, которые были сделаны в 3 при рассмотрении собственных колебаний стержней. В действительности собственные колебания столба воздуха постепенно затухают. Затухание (как и в случае собственных колебаний стержня) вызывается не только явлениями, происходящими в столбе воздуха (внутреннее трение, теплообмен), но также излучением звуковых волн из отверстия трубы в окружающий воздух. Как и колеблющийся стержень, столб воздуха в трубе испытывает действие реакции излучения. Она не только является одной из причин затухания собственных колебаний столба воздуха, но и вызывает изменение собственной частоты. [c.214]

Моменты начала всасывания и выталкивания при наличии автоматически действующих клапанов зачастую отображаются на диаграмме в виде небольших выступов, поскольку в начале подъема клапана должно быть преодолено не только усилие пружины, но и инерция клапана. Кроме того, за выступами на диаграмме часто обнаруживаются пульсации, связанные с флаттером клапанов или собственными колебаниями столбов воздуха в магистралях. [c.110]

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]

Голосовой орган человека представляет собой весьма со вершенный 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 лёгких 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.109]

Количественная теория, учитывающая колебания столба воздуха непосредственно над открытым концом трубы, приводит для собственных частот трубы вместо приближенной формулы [c.107]

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]

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]

Отсюда находим, что собственная частота колебаний столба воздуха в горловине, или частота резонатора Гельмгольца, равна [c.110]

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]

Вернемся к органной трубе. Вихри, выходящие из щели, поочередно проходят слева и справа от клина К (рис. 212). При этом на столб воздуха Б трубе действуют периодические толчки, возбуждающие в нем колебания. Эти колебания оказывают обратное действие на процессы, происходящие около щели, в результате чего (ср, сказанное в гл. IV о синхронизации автоколебаний) процесс вихреобразования, а вместе с ним и коле бания столба воздуха в трубе приобретают частоту, весьма близкую к одной из собственных частот столба воздуха, определяемых (грубо) уравнением (6 68) (можно считать трубу открытой и внизу), В зависи мости от скорости дутья и начальных условий автоколебания могут иметь частоту, близкую к частоте того или другого из обертонов воздушного столба, находящегося в трубе. [c.216]

Эта формула служит для определения собственных частот колебаний воздуха Б трубке. Число собственных частот безгранично, так как столб воздуха имеет бесконечное число степеней свободы. [c.54]

Хроматический звукоряд духовых инструментов получают изменением длины воздушного канала. Для этого в деревянных инструментах используются клапаны, открывающие (закрывающие) дополнительные отверстия, которые соединяют канал инструмента с окружающей воздушной средой. Это приводит к уменьшению длины воздушного канала инструмента для вдуваемой струи воздуха и изменению частоты собственных колебаний воздушного столба. В медных духовых инструментах для этих же целей используют вентили или выдвижные кулисы (цуги), позволяющие включать (выключать) дополнительные участки воздушных каналов инструмента. [c.277]

Это может явиться следствием того, что собственная частота продольных колебаний столба масла в трубопроводе между насосом и цилиндром, или столба воздуха в лифтовой шахте совпадает или приближается к частоте возбуждения или к кратной ей величине. В этой ситуации вибрация и связанные с ней шумы будут значительно усиливаться. [c.122]

Как следует из соотношений (8.18) и (8.19), это должно привести к изменению собственной частоты колебаний воздушного столба в канале инструмента. Подставив соотношение (8.18) или (8.19) и соотношение (8.57) в формулу (2.9), найдем зависимость частоты (в центах) от изменения температуры воздуха [c.316]

Собственные колебания столба воздуха в трубе, нагруженной на обоих концах нагрузками с одинаковыми конечными импедансамй, были рассмотрены в [2]. Из-за некратности собственных частот в этом слзгчае непрерывно нарастающих во времени эффектов второго порядка не будет. Во втором приближении возникают биения, частота которых [c.87]

Собственные колебания столба воздуха (или другого газа), заключенного в трубу, совершенно аналогичны собственным колебаниям струны, только в струне частицы совершают поперечные колебания (перпендикулярные к направлению рг.спрострапения волн), а в газе частицы совершают продольные колебания (вдоль направления распространения волп). [c.500]

Медные духовые инструменты. Все медные инструменты относят к числу амбушюрных, в которых роль тростей выполняют определенным образом сложенные губы музыканта и специально приспособленные для этих целей воронкообразные мундштуки (рис. 8,7). При вдувании в инструмент струи воздуха музыкант, изменяя величину щели мел<ду губами, увеличивает или уменьшает количество (скорость) поступающего в канал инструмента воздуха. При этом частота изменения подачи автоматически синхронизируется частотой собственных колебаний столба воздуха, заключенного в воздушном канале инструмента. В некоторой мере действие губ сходио с действием двойной трости. Длина и диаметр воздушного канала инструмента, а также изменение диаметра по длине влияют как на диапазон звучания, так и на тембровые качества инструмента. Экспериментально установлено, что чем больше изогнут воздушный канал инструмента, тем звук более мягкий и более матовый. Удлиненная форма канала с прямоугольными участками приводит к получению более ярких тембров. Все добавочные лабиринты, шероховатости канала, в том числе и неизбежные при конструировании вентильных механизмов, не только затрудняют извлечение основного тона, но и приглушают общее звучание инструмента. [c.282]

Если жидкость в трубе иодключена к воздушному колпаку (рнс. 190), то частоту собственных колебаний столба жидкости определим, представив находящийся в колпаке воздух как пружину. Вычислим жесткость Со такой пневматической пружины. [c.341]

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]

Л. Остается коротко рассмотреть другой класс поддерживаемых воздушных колебаний, где поддержание осуществляется путем механического введения жидкости, которое производится в узле вблизи фазы максимального сжатия. Хорошо известные примеры этого явления дают такие язычковые инструменты, как кларнет, и различные духовые инструменты, действующие прямо от губ. Получаемые ноты определяются в основном воздушными столбами, до некоторой степени, вероятно, изменяемыми механическими приспособлениями. Язычковые трубы фисгармонии и органа представляют собой иное устройство. Высота здесь определяется почти целиком язычками, колеблющимися в силу их собственной упругости, причем резонирующие столбы воздуха или отсутствуют совсем, или же играют лишь подчиненную роль. [c.227]

Духовым инструментам присущ натуральный звукоряд, т. е. ряд частот, который образуется в результате колебаний целого столба воздуха в канале инструмента или его кратных частей, получаемых делением длины канала на 2, 3, 4, 5 и т. д., причем частота колебаний увеличивается в 2, 3, 4, 5 и т. д. раз соответственно. Переход от основной частоты к более высоким частотам осуществляется в основном путем передувания, т. е. увеличения скорости воздущной струи. При плавном увеличении скорости воздушной струи повышение частоты происходит скачкообразно (рис. 8.1). Передувание осуществляется тем легче и имеет тем больше переходов, чем больше отношение длины воздушного канала инструмента к среднему диаметру, В инструменте одновременно с колебаниями целого воздушного столба происходят собственные самостоятельные колебания и его отдельных частей, что вызывает появление высших гармоник (обертонов). В некоторых инструментах с большим отношением длины канала к диаметру и расширяющимся раструбом колебания на основной частоте вообще не возникают. [c.277]

Язычковые инструменты. — Кларнеты представляют собою трубы почти постоянного диаметра, открытые на выходном конце, которые приводятся в колебания при помощи специального мундштука с язычком (тростью), через который в трубу вдувается воздух. Связь со столбом воздуха в трубе заставляет язычок совершать периодические колебания, вследствие чего вдуваемая струя воздуха модулируется движением язычка. Эта возбуждающая система более подобна генератору, работающему в условиях постоянного тока, чем в условиях постоянного напряжения наибольшая реакция на входе трубы получается, когда удельная акустическая проводимость 1/2 0 очень Iaлa, т. е. 2 — очень велико. Собственные частоты получаются [c.276]

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]

Эти условия будут приблизительно соблюдены для стеклянной трубки, закрытой двумя пробками, из которых одна неподвижна, а другая, слабо подвижная, соединена с острием камертона или другим телом, которое. может сильно колебаться. Если это тело производит колебания, продолжительность которых приблизительно равна продолжительности колебаний собственного тона ограниченного столба возду.ха, то последний пр, ходит в колебания столь интенсивные, что мелкий порошок, насыпанный в трубку, приходит в движение, и положение узлов может быть с точностью определено. Причина того, что ни при каком значении п движение воздуха не возрастает безгранично, заключается в том, что стенки трубки ие, абсолютно тверды, подвижная трубка не вполне плотно пр.шнана и, главное, в трении воздуха. На описанно.м явлении основывается метод Кундта для измерения скорости распространения звука в различных газах. [c.271]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...