Движение особого рода

Нельзя разобраться в звуковых явлениях, не составив себе ясного представления о том, что такое звук. Прежде всего посмотрим, как он возникает и распро­страняется.

Оттяните, а затем отпустите струну балалайки или гитары. Струна заколеблется, и вы услышите звук. Вы почувствуете колебания струны, если коснётесь её паль­цем. Подержите палец на струне — колебания струны прекратятся, а вместе с ними исчезнет и звук. Колоколь­чик также перестанет звучать, если до него дотронуться. Значит, только колеблющиеся тела порождают звук.

Но что такое колебание?

Посмотрите, как движется маятник стенных часов. Он всё время качается вправо и влево (рис. 1). Дойдя до крайнего, например, правого положения, маятник на мгнове­ние останавливается и потом идёт влево. Скорость его уве­личивается до тех пор, пока он не дойдёт до среднего положе­ния. Затем движение маятника начинает замедляться, и в край­нем левом положении он вновь останавливается. В следующее мгновение маятник опять начи­нает двигаться — теперь уже вправо. Половина размаха ма­ятника или расстояние от сред­него положения его до одного из крайних называется ампли­тудой колебания.

Подобно маятнику часов, любой подвешенный груз может совершать такое же движение. С подобным дви­жением мы часто встречаемся в природе и называем его колебательным движением.

clip_image002

Рис. I. Маятник

Если бы воздух не оказывал сопротивления маят­нику и не было трения в месте его подвеса, то было бы достаточно толкнуть такой маятник один раз, и он колебался бы вечно. Но в природе так не бывает. Трение замедляет скорость движения маятника, рас­стояние между крайними положениями его постепенно уменьшается, и рано или поздно маятник останавли­вается.

Теперь проделайте такой опыт. Зажмите один конец стальной линейки в тиски, а другой отогните в сторону и отпустите. Линейка начнёт колебаться (рис. 2). При этом возникает звук, напоминающий жужжание. Почему

же маятник колеблется без­звучно, а колебания линейки сопровождаются жужжанием? Оказывается, между этими ко­лебаниями имеется существен­ная разница. Линейка в одну секунду совершает гораздо больше колебаний, чем ма­ятник. Число колебаний в одну секунду называют частотой. Таким образом, частота коле­баний линейки больше частоты колебаний маятника. Мы слы­шим звук при колебаниях ли­нейки потому, что она колеб­лется с большей частотой.

Таких примеров, когда твёрдые тела, колеблясь, зву­чат, можно привести очень много.

А могут ли звучать жид­кости и газы?

clip_image004

Рис. 2. Линейка, зажатая в тисках, колеблясь, рождает звук

Да, могут. Для этого надо заставить их колебаться. Звуки гудков, сирен, свистков и му­зыкальных духовых инструмен­тов есть не что иное, как результат колебательного движения газов или паров. Когда же вы слышите шлёпанье дождевых капель по луже, шум воды, стекающей по желобу, или плеск волны, это — звуки, вызываемые колеблющейся жидкостью.

Естественно задать вопрос: а что же колеблется, когда человек говорит или поёт? Оказывается, голос возникает благодаря колебанию двух мускульных упругих перепо­нок — голосовых связок. Они находятся в верхней части дыхательного горла — в гортани (рис. 3).

Когда мы дышим, голосовые связки раздвинуты так, что об­разуют треугольное отверстие, и воздух свободно проходит через него в лёгкие и из лёгких. Когда же мы произносим какой-нибудь звук, особые мышцы сближают упругие голосовые связки, и щель становится узкой. Движение воз­духа теперь затруднено, и при вы­дыхании его перепонки начинают колебаться. Здесь-то и возникает звук. Всё разнообразие звуков нашей речи создаётся уже дальше — на пути от гортани через полости рта и носа.

Category: Разное