94. Лабораторна робота. Визначення довжини хвилі за методом резонансів.
Рис.117.
Змінюючи висоту стовпа рідини в трубці АВ (рис. 117), можна чимало посилити звук камертона, піднесеного в збудженому стані до верхнього отвору трубки. Найбільше посилюватиметься звук тоді, коли висота повітряного стовпа в трубці дорівнюватиме 1/4, 3/4, 5/4... довжини біжучої хвилі, яку дає звук камертона.
Хід роботи.
1) Затисніть вертикально в штативі трубку АВ.
2) Наповніть трубку водою майже вщерть.
3) Запишіть число коливань камертона.
4) Ударяючи камертон молоточком з гумовим наконечником, підносьте його до верхнього кінця трубки АВ і повільно випускайте воду, відкриваючи затиск С, поки звук чимало посилиться. Камертон треба тримати горизонтально, щоб його ніжки були одна над одною.
5) Приливаючи й відливаючи потроху води в трубці АВ, установіть якнайточніше положення рівня води, що відповідає резонансові, і виміряйте лінійкою довжину повітряного стовпа у трубці АВ.
6) Проведіть ще два такі виміри, візьміть з усіх трьох середній.
7) Відливайте ще воду й визначте друге положення резонансу (3/4 біжучої хвилі). Із трьох таких вимірів візьміть середній.
8) Із положень першого й другого резонансу визначте спочатку 1/2 хвилі, а потім і всю довжину звукової хвилі камертона в повітрі.
9) Виміряйте кімнатну температуру t, обчисліть швидкість звука в повітрі за формулою , де α = 0,004 — заокруглений коефіцієнт розширення повітря.
10) Знаючи швидкість звука та число коливань камертона визначте довжину звукової хвилі.
11) Порівняйте обчислене значення довжини звукової хвилі камертона із значенням добутої на спробі.
Запитання.
1. Що називається акустичним резонансом?
2. Над струнами рояля (заздалегідь звільненого від глушника правою педаллю) поставлено звучащий камертон. Які струни відгукуватимуться на його звук?
3. Чим відрізняється резонатор Гельмгольца від інших?
4. Яку роль відіграє явище резонансу в музичних інструментах ?
5. Які резонатори є в нашому голосовому апараті ?
6. Які особливості в тембрі надають в нашому голосі відповідного забарвлення голосним ?
7. Що таке форманти ?
8. Яким вимогам мають відповідати мембрани ?
95. Відбивання звукових хвиль.
Якщо звукові хвилі зустрічають яку-небудь перешкоду (гори, ліс, стіни тощо), вони відбиваються так само, як і хвилі на поверхні води. Утворюється нова "відбита" звукова хвиля. Коли вона доходить до нашого вуха, ми чуємо відбитий звук, що зветься луною, або відгуком. Час між звуком та його відгуком, як це легко уявити, має дорівнювати часові, потрібному на те, щоб звукова хвиля пройшла подвійну віддаль між джерелом звука та перешкодою.
Гуркіт грому пояснюється многократним відбиванням його під хмар і землі. Коли звук відбивається від близьких перепон, луна з ним зливається й посилює його. Через це в закритих приміщеннях звуки здаються нам голоснішими, ніж на відкритому повітрі. У кімнатах звукові хвилі не можуть іти далі від стін, більшість їх відбивається від стін і залишається в тій же кімнаті. Через це звуки в закритих приміщеннях тривають довше, ніж на відкритому повітрі.
Колись аудиторії, театри тощо будували, не беручи до уваги акустичних даних. Тому траплялось, що прекрасні з архітектурного погляду зали були зовсім непридатні з погляду акустичного.
Приміщення з гладенькими стінами, підлогою й стелею дуже добре відбивають звукові хвилі. Через це у таких приміщеннях звуки дуже голосні, але наслідком набігання хвиль попередніх звуків на наступні утворюється гук, і розмова або спів стає неясний. Причиною цього є безупинний ряд звуків луни, що йдуть один за одним і щораз стихають. Звук у приміщенні не зразу зникає, коли зникне його джерело.
Акустика приміщень характеризується так званою реверберацією, тобто часом стихання звука до нечутних границь. Реверберація, залежить, по-перше, від об'єму приміщення, по-друге, від форми його та від матеріалу, стін, стелі й підлоги.
Приміщення з оббитими м'яким стінами, з завісками, м'якими меблями, підлогою, застеленою килимами, а також приміщення, де багато людей, менше відбивають звукові хвилі, більшість яких вбирає м'яке середовище, а через це і реверберація їх далеко менша.
Але дуже зменшувати реверберацію теж не слід, бо тоді звуки надмірно швидко стихають і не мають достатньої голосності та яскравості. Співці й музики знають, як погано й трудно співати або грати у невеликих кімнатах, де багато меблів, килимів тощо. Найвигідніший час реверберації лежить від однієї секунди для малих залів і від двох секунд для великих.
В однім з найкращих з погляду акустики залів, а саме у колоннім залі Дому спілок у Москві, час реверберації 1,75 секунди, коли там є люди, і близько 4 секунд, коли порожньо. У московському Великому театрі, коли багато публіки, час реверберації малий, у порожньому — великий.
На радіостанціях, де всякі сторонні шуми та луна шкодять радіо пересиланню, реверберацію намагаються по змозі зменшити.
Запитання.
1. Що таке луна ?
2. Яка відмінність між поширенням звуків у закритих приміщеннях і на відкритому повітрі ?
3. Від чого залежить акустика приміщень?
4. Що таке реверберація?