ILoveDiving.ru

Какова физическая природа звуковых колебаний?

Звуковые явления представляют собой частный случай волнового движения. Механические колебания частиц упругой окружающей среды в диапазоне частот от 16 до 20 000 Гц, воздействуя на орган слуха человека, вызывают ощущение звука. Такие колебания называют звуковыми колебаниями или просто звуком, а указанный диапазон — диапазоном частот слышимого звука. Звуки частот, лежащих ниже этого диапазона, называют инфразвуком, а выше — ультразвуком.

Для возбуждения звуковых колебаний требуется наличие источника звука — механически колеблющегося тела, например струны, диффузора громкоговорителя и т. д., а также воздушной или газовой среды, непосредственно соприкасающейся с этим телом. Хорошо известен опыт, когда звук будильника, помещенного под колпак, по мере откачивания воздуха из-под него, становится все тише и тише. Звуковые колебания могут возникать и в результате иных возмущений среды, например грозового разряда, взрыва, прохождения воздушной струи через узкую щель или отверстие.

Возникновение звуковых колебаний обычно поясняют таким примером. Имеется бесконечная жесткая стенка с отверстием, в котором совершает возвратно-поступательное движение поршень (рис. 1.1). При движении вправо поршень давит на частицы воздуха, заставляя их также перемещаться вправо. При движении влево у поверхности поршня с правой стороны образуется разреженное пространство, куда устремляются частицы воздуха, совершая тем самым колебательное движение в такт движению поршня. Именно эти колебания частиц воздуха или газа, достигая органов слуха человека, вызывают ощущение звука. Из приведенного примера видно, что скорость колеблющихся около поверхности поршня частиц воздуха является переменной, достигая своего минимального значения при крайних положениях поршня и максимального — при прохождении точки своего первоначального положения. Эта колебательная скорость не имеет ничего общего со скоростью распространения звука, не зависит от состава газа и атмосферного давления, а полностью определяется амплитудой и частотой колебаний поршня. Здесь следует добавить, что в зависимости от атмосферного давления соколеблющаяся с поршнем масса воздуха или газа будет меняться пропорционально давлению.

Рис. 1.1. Образование звуковых волн.
1 — жесткая стенка; 2 — поршень.