1111
.
1
1
1
-,
1
1
СПРАВОЧНИК:
4 -И -1
И 1-Й И -
жснны.м все дальше и дальше, хотя сами
по себе молекулы совершают лишь коле-
бательные движения
к источнику и
от него. Передающееся по воздуху че-
редование сгущений и разрежений мо-
лекул среды называется звуковой вол-
ной. Как мы уже заметили, молекулы
воздуха колеблются вдоль распростра-
нения звуковой волны; это
продольны е
колебания
в отличие от
п о п е р е ч н ы х
колебаний, которые совершают части-
цы воды (вспомним, как мы раскачи-
вались в лодке вверх-вниз; молекулы
воды колеблются перпендикулярно на-
правлению распространения волны).
Источник звука, колеблющийся с опре-
деленной частотой, заставляет колебать-
ся струну-приемник с этой же частотой,
т. е. с частотой звука. Колебания струны-
приемника называются вынужденными.
Если частота собственных колебаний
струны-приемника окажется равной ча-
стоте источника звука, то амплитуда ко-
лебаний струны-приемника резко увели-
чится. Это явление называется резо-
нансом.
Расстояние от точки, расположенной
в сгущении, до соответствующей точки
в ближайшем сгущении или расстояние
от некоторой точки в разрежении до со-
ответствующей точки в следующем раз-
режении называют длиной волны и обо-
значают греческой буквой А („лямбда").
Иными словами, длина волны есть рас-
стояние между двумя последовательны-
ми точками одинакового состояния коле-
баний. Молекулы воздуха колеблются,
а значит, смещаются из своих исходных
положений в воздухе. Максимальное
смещение называют амплитудой звуко-
вой волны, а число волн, проходящих
через какую-либо точку пространства за
одну секунду,
частотой звука. Часто-
та звука обычно равна частоте колеба-
ний источника. Время, в течение которо-
го волна проходит через какую-либо
точку пространства за одно колебание,
называют периодом волны.
Л теперь представим себе, что зву-
ковая волна, идущая от свободно ко-
леблющегося источника, натолкнулась
на какую-нибудь струну. Область по-
вышенного давления двинет струну впе-
ред. затем область пониженного
на-
зад, и так далее. Следовательно, источ-
ник звука, колеблющийся с определен-
ной частотой, заставит колебаться стру-
ну-приемник с этой же частотой, т.е. с
частотой звука. Колебания струны-при-
емннка называются
вы н уж д ен н ы м и ,
т. к. она колеблется с той частотой, ко-
торую ей навязывает звуковая волна,
исходящая от источника.
А что если частота собственных ко-
лебаний струны-приемника окажется
равной частоте источника звука? Сде-
лаем небольшое отступление.
В начале века в Петербурге был цен-
ной мост через Фонтанку. Он назывался
Египетским. Через него проходил эскад-
рон гвардейской кавалерии. Лошади, об-
ученные стройному церемонному мар-
шу, шли в ногу, отлично отбивая шаг.
Вдруг цепи моста лопнули, и он обру-
шился в воду; погибло чуть ли не сорок
человек. Что же случилось? Оказалось,
что частота собственных колебаний мо-
ста совпала с частотой шага кавалерии.
Колебания моста настолько усилились,
что конструкция не выдержала и цени
оборвались.
Явление резкого увеличения ампли-
туды колебаний возникает при совпа-
дении частоты собственных колебаний
тела с частотой другого колеблющегося
тела, каким-либо образом передающего
первому свою энергию. Если частота
собственных колебаний струны-прием-
ника окажется равной частоте источника
звука, то амплитуда колебаний струны-
приемника сразу намного увеличится.
II тогда достаточно даже очень слабого
звука, чтобы сильно „раскачать“ стру-
ну-приемник. Это явление называется
резонансом.
С какой же скоростью распространя-
ется звуковая волна в воздухе? В раз-
ные времена ученые опытным путем по-
лучали разные значения
от 328 до
337 м
с. Тщательные измерения устано-
вили, что скорость звука зависит от тем-
пературы, упругости и плотности веще-
ства, в котором он распространяется.
Чем больше эти величины, тем выше
скорость звука. Так, скорость распро-
странении звука в воздухе при 0'’С и
одной атмосфере давления близка к
332 м
с. С повышением температуры на
один градус скорость звука увеличива-
ется приблизительно на 0,6 м
с. К при-
меру, при 20°С она составляет уже
344,4 м
с. Когда повышается атмосфер-
ное давление, увеличиваются плотность
и упругость воздуха, а следовательно,
и скорость звука. Для простоты усло-
вимся, что скорость звука равна прибли-
зительно 330 м
с. Между скоростью
распространения звуковой волны V зв,
длиной волны А и частотой I' (или пери-
одом Т. равным
1
О существует сле-
дующая зависимость:
Я=УЗВТ=УЗВ/Г
Запасы энергии звуковой волны обыч-
но характеризуются величиной звуко-
вого давления и силой(интенсивно-
стью) звука. Звуковое давление, как мы
уже заметили, постоянно меняется, поэ-
тому можно говорить о его амплитуде и
мгновенном
и
эффективном
значениях.
Чаще всего используют характеристику
„эффективное значение звукового да-
вления“ (при гармоническом колебании
оно составляет 70“» от величины дав-
ления, создающегося при максимальной
амплитуде). Единица давления равна
единице силы (веса), отнесенной к еди-
нице площади. В системе СИ это
паскаль
(Па). Он соответствует одному ньютону
на квадратный метр (II
м2) (1 II при-
близительно равен 102 г). I Па по на-
шим житейским масштабам
очень не-
большая величина. Однако звуковое
давление в I Па может создавать невы-
носимо громкий звук. Измерять звуко-
вое давление в паскалях начали сравни-
тельно недавно, до этого его измеряли
в
Сюрах
(эта единица и до сих пор встре-
чается в литературе). Бар в десять раз
меньше, чем паскаль, т. е. I бар = 0,1 Па
= 0.1 Н
м2, или I Па = 10 бар.
Единица давления равна единице силы
(веса), отнесенной к единице площади. В
системе СИ это паскаль (Па). Он соот-
ветствует одному ньютону на квадратный
метр (Н/м2) (1 Н приблизительно равен
102 г). 1 Па по нашим житейским мас-
штабам — очень небольшая величина. Од-
нако звуковое давление в 1 Па может
создавать невыносимо громкий звук
Сила, или интенсивность, звука ука-
зывает мощность, которую проносит
звуковая волна через единичную по-
верхность, и измеряется в ваттах на
квадратный метр (Вт
м2). Звуковое
давление и сила звука связаны квад-
ратичной зависимостью: при увеличении
звукового давления в десять раз сила
звука возрастает в сто раз. Интенсив-
ность звука зависит от амплитуды ко-
лебаний источника звука и от его пло-
щади: чем больше амплитуда и площадь,
тем интенсивнее звук.
Нам еще предстоит разобраться, как
устроено наше ухо, почему звук бывает
„густым" или „прозрачным“, и во мно-
гих других интересных вещах. Но обо
всем этом мы расскажем позже, в сле-
дующих номерах. А сейчас пора вклю-
чать аудиосистему и слушать музыку.
© Г . М и к а э ля н
АУДИО МАГАЗИН 3/1995
65
предыдущая страница 66 АудиоМагазин 1995 3 читать онлайн следующая страница 68 АудиоМагазин 1995 3 читать онлайн Домой Выключить/включить текст