Fiecare dintre voi este familiarizat cu un astfel de fenomen sunet ca un ecou. Echo-ul se formează ca rezultat al reflectării sunetului din diverse obstacole - pereții unei încăperi mari goale, lemn, arce de arc înaltă în clădire (Fig.).
Fig. Reflectarea undelor sonore
Dar de ce nu auzim ecoul într-un apartament mic? La urma urmei, sunetul trebuie să fie reflectat de pereți, tavan și podea.
Se pare că ecoul este audibil numai în cazul în care sunetul reflectat este perceput separat de cel vorbit. Pentru aceasta, este necesar ca intervalul de timp dintre acțiunea acestor două sunete pe timpanul urechii să fie de cel puțin 0,06 s.
Vom determina, după ce după exclamarea scurtă pe care ați spus-o, sunetul reflectat din perete va ajunge la ureche dacă stați la o distanță de 3 m de acest perete.
Sunetul ar trebui să treacă distanța până la perete și spate, adică la 6 m, răspândind la o viteză de 340 m / s. Aceasta va dura timp t = s / v, adică
În acest caz, intervalul dintre cele două sunete pe care le percepeți - vorbit și reflectat - este mult mai mic decât ceea ce trebuie să auziți ecoul. În plus, formarea de ecouri în cameră este împiedicată de mobilier, perdele și alte obiecte care absoarbe parțial sunetul reflectat. Prin urmare, într-o astfel de cameră vorbirea oamenilor și alte sunete nu sunt distorsionate de ecouri și sunet clar și lizibil.
Camerele mari, semi-goale, cu pereți, podea și tavan neted, au proprietatea de a reflecta foarte bine undele sonore. Într-o astfel de cameră, datorită apariției undelor sonore precedente, sunetul este adăugat la sunetele ulterioare și se formează un buzz. Pentru a îmbunătăți proprietățile de sunet ale sălilor și auditoriilor mari, zidurile lor sunt adesea căptușite cu materiale de absorbție a sunetului.
Într-o sală de gimnastică goală, datorită impunerii undelor sonore reflectate de pe diferite suprafețe, în loc de un sunet clar, se aude zgomote
Pe proprietatea sunetului de reflectare de pe suprafețe netede, se bazează acțiunea cornului - o țeavă de extindere, de obicei în secțiune transversală sau dreptunghiulară (Fig.). Când folosiți claxonul, undele sonore nu se împrăștie în toate direcțiile, ci formează un fascicul îngust, care mărește puterea sonoră și se răspândește pe o distanță mai mare.
Fig. Principiul funcționării cornului
Ne amintim că, la rezonanță, amplitudinea oscilațiilor mecanice forțate constant atinge valoarea maximă în cazul în care frecvența forței motrice coincide cu frecvența naturală a sistemului oscilator.
De exemplu, un pendul de fir destul de greu (Fig.) Poate fi puternic zdruncinat dacă suflați periodic pe el (chiar și un jet foarte slab) în direcția mișcării acestuia la o frecvență egală cu frecvența proprie.
Fig. Exemplu de rezonanță mecanică
Rezonanța poate fi cauzată și de acțiunea undelor sonore. Pentru a observa acest lucru, vom face următorul experiment. Luăm două furci de acordare A și B cu aceleași frecvențe naturale și le punem alături, deschizând găurile cutiilor pe care sunt fixate unul către celălalt (Fig.). Lansând cu un ciocan de cauciuc pe furca de tuning A, hai să-l învârtim și apoi să-ți mutăm degetele. Am auzit un sunet de la furca de tuning B, care răspunde la vibrațiile furcii de tuning, la fel ca în experimentele cu penduluri, pendulul 1 a răspuns la oscilațiile pendulului.
Fig. Echipamente pentru demonstrarea rezonanței sonore
Să schimbăm perioada de oscilație a furcii de tuning B, punându-i pe picior o manșetă mică cu C. Repetând experimentul, descoperim că acum furca de tuning B nu răspunde la vibrațiile furcii de tuning A.
Undele sonore formate de furca de tuning A, ajungând la furca de tuning, excită în ea oscilații forțate. Deoarece frecvențele naturale ale vibrațiilor furcilor de tuning sunt aceleași, există o rezonanță: furca de tuning V oscilează cu cea mai mare amplitudine posibilă și produce un sunet. Dar dacă există o brățară B în furca de tuning, propria sa frecvență de oscilație se schimbă și amplitudinea oscilațiilor scade atât de mult încât nu auzim sunetul.
Cutiile pe care sunt instalate furcile de tuning contribuie la amplificarea sunetului și la cel mai complet transfer de energie de la o furcă de tuning la alta. Amplificarea sunetului se datorează vibrațiilor cutiei și în special coloanei de aer din acesta. Dimensiunile casetei sunt alese astfel încât frecvența naturală a coloanei de aer să coincidă cu frecvența de oscilație a furcii de tuning. În acest caz, coloana de aer oscilează în rezonanță cu furca de tuning, adică, amplitudinea oscilațiilor sale și, în mod corespunzător, intensitatea sunetului atinge cele mai înalte valori.
Furca de tuning, echipată cu o astfel de cutie (rezonator), produce un sunet mai puternic, dar mai puțin prelungit (conform legii conservării energiei).
În cadrul instrumentelor muzicale, rolul resonatorilor este realizat de părți ale corpului lor. De exemplu, într-o chitară, o vioară și alte instrumente de coarde asemănătoare cu ele, punțile servesc ca rezonatoare, care întăresc sunetele produse de șiruri și dau instrumentului o colorare caracteristică - timbră. Timbrul sunetului depinde nu numai de forma și mărimea rezonatorului, ci și de ce fel de lemn este făcut și chiar de compoziția lacului care îl acoperă. Timbrul este, de asemenea, determinat de materialul din care este realizat șirul și, prin urmare, dacă este neted sau răsucite.
Decocția chitării este un rezonator
Rezonatorii sunt, de asemenea, disponibili în aparatul de voce uman. Surse de sunet în dispozitivul vocal - corzile vocale. Ei intră în oscilație datorită suflării aerului din plămâni și excită sunetul, tonul principal al căruia depinde de tensiunea lor. Acest sunet este bogat în tonuri de ton. Larynxul amplifică cele ale tonurilor, ale căror frecvențe de oscilație sunt apropiate de frecvența proprie. Alte unde sonore intră în cavitatea bucală. Pentru a pronunța fiecare vocală, este necesară o poziție specială a buzelor, a limbii și a unei anumite forme de cavitate rezonatoare în gură.
Tema.
Sarcina 1. Răspunde la întrebări.
- Care este motivul pentru formarea ecoului? De ce nu apare un ecou într-o cameră mică, plină de camere? Justificați răspunsurile.
- Cum pot îmbunătăți proprietățile de sunet ale unei săli mari?
- De ce sunetul se extinde pe o distanță mai mare atunci când utilizați difuzorul?
- Dați exemple de manifestare a rezonanței sonore.
- De ce sunt poziționate furcile de reglare pe cutiile de rezonanță? Care este scopul resonatorilor folosiți în instrumente muzicale?
- Care este sursa vocii unei persoane?
Sarcina 2. Rezolvați rebusul.
