СПРАВОЧНИК
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ПОНЯТИЯ ЗВУКОТЕХНИКИ
Физические процессы проходят по-
разному. В одних случаях наблюдается
возрастание какой-либо величины (так
увеличивается скорость свободно пада-
ющего тела), в других
уменьшение
(в проколотой шине автомобиля умень-
шается объем воздуха). Существуют
также процессы, которые без всякого
вмешательства извне протекают то в сто-
рону уменьшения, то в сторону увели-
чения. Такие процессы называются
ко-
лебательными,
и именно они порождают
звук.
Каждый хотя бы раз бывал на кон-
церте оркестра и, наверное, без труда
может вспомнить, что барабаны, коло-
кола, цимбалы возбуждаются ударом
(их так и называют
ударные); гита-
ра, арфа, скрипка и другие струнные
щипком или смычком; саксофон, флей-
та, дудочка
вдуванием воздуха. Ста-
ло быть, для возбуждения звука всегда
требуется приложить силу, т. е. пере-
дать энергию. Попробуем разобраться
в колебательных процессах на примере
струны гитары.
Оттянув струну, гитарист затрачивает
некоторую энергию на преодоление си-
лы упругости струны.
Когда он отпускает струну, сила уп-
ругости стремится вернуть ее в перво-
начальное положение, и струна начина-
ет двигаться
сначала медленно, по-
том быстрее. Спустя некоторое время
она оказывается в том положении, в ко-
тором она была изначально. Назовем это
положение „нулевой линией“, или „ли-
нией покоя струны". Но струна не оста-
навливается, а продолжает двигаться,
потому что энергия упругой деформации
теперь переходит в кинетическую. Ско-
рость струны постепенно снижается, и,
сместившись от „нулевой" линии на не-
которое расстояние, она останавлива-
ется: истрачена кинетическая энергия.
Но струна вновь деформирована! И сила
упругости начинает снова двигать стру-
ну обратно к „нулевой" линии, и так
далее. Немного погодя мы заметим, что
поведение струны изменилось: она мень-
ше отклоняется от „нулевой линии". Ес-
тественно, струна не может колебаться
вечно. В процессе колебания часть энер-
гии тратится на то, чтобы преодолеть
силу трения воздуха, внутреннее трение
в самой струне и т. и. Запасы ее посте-
пенно иссякают, энергия превращается
в тепло, которое уходит в окружающее
струну пространство. Со временем коле-
бания струны вовсе прекращаются, по-
этому их называют
затухающими.
Итак, мы были свидетелями
свобод-
ных колебании.
Их причиной является
обмен энергией между двумя накопите-
лями: силой упругости и движением.
Упругая деформация стремится вернуть
струну на прежнее место, отдавая ей
кинетическую энергию, а кинетическая
энергия, в свою очередь, стремится
изогнуть струну
- запасти в ней энер-
гию в виде упругой деформации.
Свободные колебания
очень рас-
пространенный в природе вид движе-
ния. Свободные колебания, как пра-
вило, протекают по гармоническому за-
кону, т. е. по закону синуса или коси-
нуса. Колебания имеют циклический
характер.
Промежуток времени, за который ко-
леблющееся тело возвращается в то по-
ложение или состояние, в котором оно
было в момент начала отсчета этого
промежутка, называют
периодом,
а ко-
личество периодов (т. е. колебаний) в
какой либо определенный отрезок вре-
мени —
частотой.
В физике частоту при-
нято измерять в
герцах
(Гц). 1 Гц —
это
одно колебание в секунду, 100 Гц —
сто
колебаний в секунду, и т.д.
Максимальное смещение колеблюще-
гося тела из положения покоя (напри-
мер, смещение струны с „нулевой ли-
нии") называется амплитудой колеба-
ния тела. Амплитуда чаще всего обоз-
начается буквой „А".
Период и частота колебаний зависят
от того, насколько быстро накопители
обмениваются энгергией. Эксперимен-
ты показали, что частота колебаний
струны
а)
обратно пропорциональна ее
длине, б) прямо пропорциональна квад-
ратному корню из величины силы натя-
жения струны,
н)
обратно пропорцио-
нальна ее диаметру и
г)
обратно пропор-
циональна квадратному корню из вели-
чины плотности материала. Всякая стру-
на обладает определенной частотой соб-
ственных колебаний. С какой бы силой
ни дергали ее, чем бы по ней ни ударя-
ли. она будет колебаться с одной и той
же частотой
частотой собственных ко-
лебаний. Изменить эту частоту можно
только изменив длину или натяжение
струны. Частоту собственных колебаний
имеет вообще любое тело.
Колеблющаяся струна издает звук.
Каким же образом звук доходит до на-
ших ушей? Как он передается? Роберт
Бойль в 1660 году проделал интерес-
ный опыт. Он поместил часы в стеклян-
ный сосуд и выкачал из него воздух,
т.с. создал в сосуде вакуум. Вниматель-
но вслушиваясь, он убедился, что не
слышит тиканья часов. Так было дока-
зано, что для передачи звука необхо-
дима материальная среда. Если вам при-
ходилось нырять и при этом поблизости
находилась моторная лодка с работаю-
щим двигателем, вы наверняка знаете,
что вода передает звук. Приложите ухо
к стене и постучите по ней: вы убеди-
тесь, что твердые тела тоже передают
звук. Причем жидкости являются луч-
шими проводниками звука, чем газы, а
твердые тела, как правило, передают
звук еще лучше.
Но как можно представить себе пе-
редачу звука через воздух? Может быть,
колеблющееся тело с каждым движени-
ем отбрасывает молекулы воздуха, как
Причиной свободных колебаний является
обмен энергией между двумя накопите-
лями: силой упругости и движением.
Всякая струна обладает определенной
частотой собственных колебаний.
С
какой
бы силой ни дергали ее, чем бы по ней ни
ударяли, она будет колебаться с одной и
той же частотой — частотой собственных
колебаний.
62
АУДИО МАГАЗИН 3/1995
предыдущая страница 63 АудиоМагазин 1995 3 читать онлайн следующая страница 65 АудиоМагазин 1995 3 читать онлайн Домой Выключить/включить текст