Вокруг нас очень много источников звука: музыкальные и технические инструменты, голосовые связки человека, морские волны, ветер и другие. Звук или, иначе, звуковые волны – это механические колебания среды с частотами 16 Гц – 20 кГц (см. § 11-а).

Рассмотрим опыт. Поместив будильник на подушечке под колокол воздушного насоса, мы заметим: тиканье станет тише, но всё равно будет слышно. Откачав из-под колокола воздух, мы перестанем слышать звук вообще. Этот опыт подтверждает, что звук распространяется по воздуху и не распространяется в вакууме.

Скорость звука в воздухе сравнительно велика: лежит в интервале от 300 м/с при –50°С до 360 м/с при +50°С. Это в 1,5 раза больше, чем скорость пассажирских самолётов. В жидкостях звук распространяется заметно быстрее, а в твёрдых телах – ещё быстрее. В стальном рельсе, например, скорость звука » 5000 м/с.

Взгляните на графики колебаний давления воздуха у рта человека, поющего звуки «А» и «О». Как видите, колебания являются сложными, состоящими из нескольких колебаний, накладывающихся друг на друга. При этом чётко видны основные колебания, частота которых почти не зависит от произносимого звука. Для мужского голоса это приблизительно 200 Гц, для женского – 300 Гц.

Формулы J=l/T и n=1/T позволяют подсчитать, что длины волн голосов мужчин и женщин при –50 °С и +50 °С равны:

l max = 360 м/с : 200 Гц » 2 м,       l min = 300 м/с : 300 Гц » 1 м.

Итак, длина звуковой волны голоса зависит от температуры воздуха и основной частоты голоса. Вспомнив наши знания о дифракции, мы поймём, почему в лесу слышно голоса людей, даже если их загораживают деревья: звуки с длинами волн 1–2 м легко огибают стволы деревьев, диаметр которых меньше метра.

1. Звук или, что то же самое, звуковые волны – это ...
2. Для подтверждения, что звук может существовать только в веществе, ...
3. В первой части опыта мы обнаружим, что ...
4. Второе наблюдение мы сможем сделать, ...
5. Второе наблюдение свидетельствует, что ...
6. Оцените скорость звука в воздухе. Она ...
7. По сравнению с газообразными средами, ...
8. На рисунке ниже зигзагообразные линии представляют собой ...
9. Наряду с малыми колебаниями давления, явно выделяются ...
10. По формулам для скорости и частоты волны могут быть найдены ...
11. Расчёты по этим формулам приводят нас к обобщению: ...
12. Так как длина волны человеческого голоса составляет 1-2 метра, ...

Проделаем опыт, подтверждающий, что источниками звука действительно являются колеблющиеся тела.

Возьмём прибор камертон – металлическую рогатку, укреплённую на ящичке без передней стенки для лучшего излучения звуковых волн. Если ударить молоточком по концам рогатки камертона, он будет издавать «чистый» звук, называемый музыкальным тоном (например, ноту «ля» первой октавы с частотой 440 Гц). Придвинем звучащий камертон к лёгкому шарику на нити, и он тотчас же отскочит в сторону. Так происходит именно из-за частых колебаний концов рогатки камертона.

Причины, от которых зависит частота колебаний тела, – его упругость и размер. Чем больше размер тела, тем меньше частота. Поэтому, например, слоны с большими голосовыми связками испускают звуки низкой частоты (бас), а мыши, размер голосовых связок которых значительно меньше, – высокочастотные звуки (писк).

От упругости и размеров зависит не только как будет звучать тело, но и как оно будет улавливать звуки – откликаться на них. Явление резкого увеличения амплитуды колебаний при совпадении частоты внешнего воздействия с собственной частотой тела называется резонансом (лат. «резоно» – откликаюсь). Проделаем опыт по наблюдению резонанса.

Расположим два одинаковых камертона рядом, повернув их друг к другу теми сторонами ящичков, где нет стенок. Ударим левый камертон молоточком. Через секунду заглушим его рукой. Мы услышим, что звучит второй камертон, который мы не ударяли. Говорят, что правый камертон резонирует, то есть улавливает энергию звуковых волн от левого камертона, в результате чего увеличивает амплитуду собственных колебаний.

13. Цель следующего опыта – продемонстрировать, ...
14. Физический прибор камертон представляет собой ...
15. Камертон служит для того, чтобы ...
16. Шарик на нити, коснувшийся звучащего камертона, ...
17. Мгновенный отскок шарика подтверждает наличие ...
18. На частоту колебаний звучащего тела влияют ...
19. Как связаны размер звучащего тела и создаваемая им частота?
20. Приведите пример, подтверждающий связь частоты звучащего тела с его размером.
21. В физике резонансом называют ...
22. Из-за возникновения резонанса в опыте с двумя камертонами, ...