Эти сложные колебания струны можно наблюдать и изучать при помощи вибрационного микроскопа Гельмгольца. От числа и силы высших тонов, примешанных к основному тону, зависят и гласные З. человеческого голоса.
Сила З. в данном месте есть количество звуковой энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной к направлению распространения З. На основании этого определения можно вывести формулу:
Е = 2p2rwа2N2, в которой r есть плотность среды, w скорость распространения З., a амплитуда колебаний, N число колебаний в 1 секунду. Отсюда следует, что при постоянном N сила З. пропорциональна квадрату амплитуды колебаний и произведению из плотности среды на скорость распространения в ней З. Кроме того сила З. обратно пропорциональна квадратам расстояния данного места от источника З. Некоторая часть З. энергии должна также тратиться в среде на внутреннее трение и преобразовываться в теплоту. Что звукопроводность различных тел неодинакова, можно убедиться простыми опытами. В пустом (безвоздушном) пространстве З. вовсе не распространяется. В водороде – весьма слабо. Жидкости и твердые тела гораздо лучше проводят З., нежели газы. К лучшим проводникам З. принадлежат стекло, сталь, дерево. Между металлами худший проводник – свинец. Дерево значительно лучше проводит З. вдоль волокон, нежели поперек их. Мягкая резина, сердцевина бузины относятся к самым худым проводникам З. Опытами доказано, что можно считать звукопроводность (подобно электропроводности) прямо пропорциональною площади поперечного сечения тела и обратно пропорциональною длине его.
Скорость З. в свободном воздухе, на основании более точных наблюдений, равняется 332,5 метрам при 0°. Вычисление дает тоже самое из формулы: (формула утеряна – Saddam)(где р упругость, D плотность воздуха и есть отношение теплоемкостей воздуха при постоянном давлении и при постоянном объеме. Затем g ускорение тяжести, d плотность ртути, a коэффициент расширения воздуха, t температура, d плотность сухого воздуха при 0° и 76 с. м. давления, f упругость водяных паров в воздухе и h барометрическая высота). С повышением температуры скорость З. возрастает. Она не зависит ни от высоты, ни от силы З. Скорость З. в трубах меньше, чем в свободном воздухе, в особенности в трубах или каналах малого поперечника. Скорость З. в воде, по опытам Колладона и Штурма, 1435 м. При +8°. В твердых телах, хорошо проводящих З., скорость З. еще значительнее. Так в стекле, алюминии, стали – ок. 5200 м.; в чугуне 4300 м., в меди 3750 м.; в свинце же гораздо меньше, именно 1200 м. В каучуке (резине) – изоляторе З. – скорость З. раз в 10 меньше, нежели в воздухе. В дереве, вообще, скорость З. почти такая же, как в металлах, притом она больше по направлению волокон (фибр). Так, напр., в ели скорость З. вдоль волоков в 2,2 раза больше, чем поперек; в сосне – в 1,6 раза больше; в дубе – в 1,36 раза.
Звуковые волны, составляющие последовательные сгущения и разрежения среды, встречая на пути своего распространения другую среду, частью от ее отражаются, частью же входят в нее, преломляются в ней (т. е. изменяют направление распространения). Эхо и резонанс представляют случаи отражения З. Есть возможность прямым опытом убедиться, что законы отражения З. тожественны с законами отражения света (при помоции вогнутых зеркал Пикте, а также и прибора Котрейля с чувствительным пламенем). Преломление З. можно наблюдать при помощи или чечевицы Зондгауса, наполненной углекислым газом, или призмы Гаеха (Hajech), наполняемой различными газами, или сетчатой чечевицы, в которой заключается пух, вата, волос или какие-либо стружки. Источником З. в таких опытах могут служить карманные часы или свисток; в последнем случае фокус, т. е. место, в которое собираются чечевицей звуковые лучи, может быть найден посредством чувствительного пламени.
Интерференцией З. называется явление усиления или ослабления З. при одновременном существовании двух тонов одинаковой высоты. В случае же двух тонов, близких друг другу по высоте, получается явление дрожания или биения звука. Если звуковые волны налагаются так, что как сгущения, так и разрежения отдельно между собою совпадают, то происходит усиление З. Обратно, если сгущение одной волны совпадает с разрежением другой, то получается ослабление З. В частном случае, когда волны распространяются по двум взаимно противоположным направлениям (напр., вследствие отражения, как в органных трубах) получаются так назыв. стоячие волны; в местах, где фазы колебания одинаковы, образуются пучности, а там где фазы противоположны – узлы. Пучности отстоять от узлов на 1/4 длины волны. Самый простой способ наблюдать интерференцию З. – держа камертон вблизи уха, поворачивать его, тогда заметны будут усиления и ослабления З.
Комбинационные тоны, по условиям возникновения, сходны с явлением дрожания З. Они происходят при одновременном звучании двух тонов различной высоты. Их два рода: разностные, открытые Тартини, и суммовые, открытые Гельмгольцем. Разностные тоны сильнее суммовых. Число колебаний разностного комб. тона равно разности чисел колебаний совместных тонов. Объяснение сводится к дрожаниям З., быстро чередующимся, и дающим впечатление определенного тона, если интервал между совместными, притом сильными З., довольно значителен. Но Гельмгольц, на основании существования и суммовых тонов, дает другое объяснение. Он принимает, именно, что комб. тоны обусловливаются основными тонами такой большой силы, а, следов., и амплитуды, к которым уже не применимы простые обыкновенные законы. Следовательно пертурбациями колебательных движений и вызываются комб.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268