47. Звуковые колебания и волны

§47. Звуковые колебания и волны
Человеческое ухо слышит звук, когда на слуховой аппарат уха действуют
механические колебания с частотой не ниже 16 Гц, но не выше 20 000 Гц.
Механические колебания с указанными частотами называются звуковыми или
акустическими. Колебания с частотами ниже 16 Гц называются инфразвуковыми, а с
частотами больше 20 кГц — ультразвуковыми, они человеческим ухом неслышимы.
Звук обусловливается механическими колебаниями в упругих средах: в газах,
жидкостях и твердых телах. Передача колебаний от звучащего тела осуществляется
через среду. При своих колебаниях звучащее тело деформирует слой среды,
прилегающий к поверхности тела.
Какие виды деформаций вам известны? Какие из них возможны в газах, какие в
жидкостях и какие в твердых телах?
Электрический звонок поместили под колокол воздушного насоса. Будет ли меняться
звук по мере откачивания воздуха?
6-00
Скорость звука зависит от свойств среды. Самая большая скорость звука в твердых
телах, меньше в жидкостях, еще меньше в газах. Она также связана с температурой, но
в различных агрегатных состояниях по-разному. Так, скорость звука в газах и парах
увеличивается с повышением температуры, а в большинстве жидкостей, наоборот,
уменьшается. Вода является одним из немногих исключений: от 0 С до 74 С скорость
звука в ней растет от 1403 м/с до 1555 м/с, а затем падает до 1543 м/с при 100 С.
Хорошей звуковой проводимостью обладает земля. Поэтому при осаде в крепостных
стенах помещали «слухачей», которые по звуку, передаваемому землей, могли
определить, ведет ли враг подкоп к стенам или нет. Прикладывание уха к земле также
позволяло обнаружить приближение вражеской конницы.
С помощью разных источников информации узнайте об истории измерения скорости
звука в разных средах.
Опираясь на молекулярную гипотезу, предположите, почему с увеличением
температуры скорость звука в газах увеличиваеися, а в жидкостях и твердых телах 
уменьшается.
При какой температуре t2 скорость звука 2 в воздухе вдвое больше, чем при tl = 0°С?
(Вспомните, что температура  это мера средней кинетической энергии молекул.)
1-02
Прочитайте про инфразвук и ультразвук, музыкальный тон.
Резонанс
Резонанс — явление резкого возрастания амплитуды колебаний при совпадении частот
вынуждающей силы (внешней) с собственной частотой колебаний системы.
С этим явлением мы встречаемся, когда раскачиваем качели или раскачиваемся на них.
Чтобы добиться результата при минимуме затраченных усилий, надо действовать на
качели с частотой, кратной их собственной частоте. Явление резонанса часто бывает
нежелательным. На заводах и больших предприятиях частота работы механизмов не
должна быть кратной собственной частоте фундамента зданий, на котором эти
механизмы установлены. Инженеры должны учитывать, что собственная частота
колебаний мостов не должна совпадать с частотой колебаний транспорта следующего по
мостам.
Широко известен случай, который произошел в Петербурге в 1906 году По
Египетскому мосту через реку Фонтанку проходила кавалерия. Кони одновременно в
определенном ритме ударяли копытами по мосту, он разрушился. Почему это
могло произойти? Почему военным перед входом на мосты дают команду вольно?
Почему трамваи и поезда, следующие по мостам должны придерживаться скорости
на указателе перед мостом?
Акустический резонанс.
2
1
Поставим рядом два одинаковых камертона, так как
показано на рисунке. Ударим по камертону 1. Он
зазвучит. После этого, прикоснемся рукой к камертону
1, чтобы остановить его колебания. Почему звук не
прекращается? К ножке
второго камертона
прикрепим кусочек пластилина. Повторим опыт.
Объясните разные эффекты.