Техника - молодёжи 1950-04, страница 7
\Ю неслЬниилрЬгх звуках Статья печатается по просьбе учащихся 158-й мужской школы в Ленинграде и тов. Пашник из Тбилиси, интересующихся применением ультразвука в технике, а также учащегося средней школы Ю. Романова из Москвы? выразившего желание прочесть в журнале о новой технике гидроакустики. Профессор С- //♦ ПЖЕВППН IPucm А. ПАНКОВСКОГО Мир колебаний и воля велик и многообразен. Колебания и волны самых разнообразных видов в газах, жидкостях и твердых телах широко встречаются в природе и технике. Мы знаем грозные чолны землетрясений, бегущие по зем-неш коре, и вибрации сооружений и машин, и волны на море, и мощные волны з воздухе, вызываемые выстрелами взрывами или ударом. Вверху: механическая модель поперечных колебаний; вниз у: продольных колебаний. Колебания, бегущие по пружине, создают в ней чередующиеся сгущения и разрежения витков. Звуковые колебания — тоже продольные колебания. 9 W « « С увеличением размеров излучателя частота его колебанийt а значит и частота порождаемых им звуков, уменьшается: длина звуковых волн— расстояние между соседними слоями сжатия или разрежения — соответственно растет. Одним из важнейших видов механических колебаний являются звуковые колебания. Мы живем, окруженные звуками. Звуки, воспринимаемые нашим слухом, дают нам сложный комплекс ощущений, составляющий один из основных элементов нашего восприятия внешнего мира. Характерная особенность звуковых колебаний заключается в том, что эти колебания — продольные. Частицы среды, являющейся носителем звуковых волн, колеблются 'вдоль той же прямой, по которой распространяются волны. Волны звука состоят из бегущих вперед слоев сгущения и разреженця, образующихся в результате колебания частиц среды. Расстояние между соседними участками сгущения среды называется длиной волны. Звуковые колебания могут распространяться не только в воздухе и других газах, но и в жидкостях и в твердых телах. Однако в твердых телах звуковые волны могут быть и поперечными. Мир звуков, то-есть колебаний, которые слышит наше ухо, занимает об ласть, простирающуюся от 16 колебаний в секунду (герц), до частоты в 20 тысяч герц. Колебания, совершающиеся с частотами, лежащими за этими границами, нам не слышны, однако, поскольку физическая природа этих колебаний совершенно тождественна со слышимыми звуками, мы относим их к той же категории звука. Эти не слышимые нами звуки, между прочим, могут восприниматься слухом многих животных и насекомых. Колебания и волны, имеющие частоты ниже 16—20 колебаний в секунду, принято называть инфразвуками, а колебания и волны, имеющие частоты, лежащие выше верхней границы слухового восприятия, около 20 тысяч колебаний в секунду, называют ультразвуками. Следует заметить, что область слышимых звуков не имеет четко очерченных границ. Мы, например, можем услышать инфразвуки, лежащие близ нижней границы слуха. Дело в том, что инфразвуки, как правило, сопровождаются слышимыми призвуками (обертонами). Родство т&ких инфразвуков со звуком ухо еще способно ощущать. Более же низкие инфразвуки уже теряют для нас всякое сходство со звуком. Их изучение относится скорее не к области науки о звуке—акустике, а к другим областям науки; например, к сейсмологии — науке о землетрясениях, к баллистике — теории артиллерийской стрельбы или к теории строительных сооружений. Нечетко очерчена и верхняя граница восприятия звука. Ультразвуки, лежащие выше 20 тысяч герц, часто могут быть еще слышимыми отдельными людьми с очень острым слухом (до 22—24 тысяч герц). Выше этого предела ультразвуки слышат многие животные и насекомые (например, летучие мыши слышат ультразвуки с частотой до 70 тысяч герц). Исследованная область ультразвука простирается гораздо выше того предела, при котором живые существа уже перестают воспринимать ультразвуки своим органом слуха. Сейчас мы умеем возбуждать механические волны с частотами в миллионы и даже сотни миллионов герц и изучать их свойства. В этой статье мы расскажем о многих интересных свойствах и применениях колебаний и воли, лежащих за пределами слухового восприягия, — об инфразвуках и ультразвуках. ИНФРАЗВУКИ При постепенном понижении числа колебаний звук становится низким гудением и при равной силе воспринимается слухом как мейее громкий. Взяв очень большой камертон с ножками, длиной около метра, мы легко можем ударом возбудить его колебания и потупить инфразвук. При понижении числа колебаний до 16—-20 в секунду ухо, как мы уже говорили, перестает слышать звук. Ниже этого предела человек способен воспринимать толчки отдельных колебаний как раздельные удары, то-есть может «осязать» колебания, но органом слуха он звука не воспринимает. Инфразвуковые колебания легко возникают в длинных трубах. Так, например, 10-метровая труба органа дает основной тон с частотой около 16 герц. Звук этой трубы подобен раскату грома. Однако слышим мы в данном случае не сам инфразвук, а лишь его более слабые обертоны, имеющие частоту, в 2, 3, 4 и т. д. раза большую, чем основной тон, так как к ним ухо гораздо чувствительней. Инфразвуки часто возникают в печных и фабричных трубах при топке. Возникновение ин-фразвуковых колебаний часто становится заметным на-глаз. Их легко заметить по дрожанию заслонки печки или по правильному чередованию клубов дыма, выходящего из трубы. Один из интереснейших видов инфразвуков— это «голос моря». При шторме на море ветер возбуждает вихри, периодически срывающиеся на гребнях волн. Получающиеся при этом колебания воздушной струи распространяются вдаль в форме инфразвука и могут Спектр звуков. |
