Струна - скрипка
Cтраница 1
 |
Обтекание воздухом колеблющейся струны. 44. [1] |
Струны скрипки можно уподобить корпусу блок-флейты, то есть резонирующей трубе. В такой трубе исходное возмущение создается на одном ее конце, но это не обязательно: возмущение можно вызывать в любой точке внутри трубы. Натянутая струна также способна резонировать. В этом легко убедиться, если дернуть натянутую резиновую ленточку. Правда, громкого звука при этом не получится, потому что ленточка слишком тонка и не способна создать значительные колебания в окружающем воздухе. Как показано на рис. 8, при отклонении струны воздух не сжимается, а обтекает струну. Но это побочное обстоятельство, и оно не снижает значения того факта, что струна обладает резонансными свойствами. [2]
Таким образом, фиксируя концы струны скрипки и требуя, чтобы эти точки были узловыми, можно наложить ограничения на те длины волн, которые могут быть возбуждены в скрипке при игре на ней. Назовем требования, которые накладывают ограничения на вид волновой функции, граничными условиями. [3]
По Гедъмгольцу приблизительно по такому закону движется струна скрипки. Смычок сообщает тем точкам струны, которых он касается, вышеописанное движение. [4]
 |
Стоячие волны в на-тянутой струне. [5] |
Такие волны могут образоваться, например, в струне скрипки под действием смычка, на круглой поверхности ртути, к центру которой притрагиваются концом колеблющегося стержня, или в трубе органа, в которой движется воздух. Во всех этих случаях образуются стоячие волны при встрече двух волн равных частот и амплитуд, отраженных краями системы. [6]
Одной из простейших колеблющихся систем является гибкая натянутая струна, как, например струна скрипки или струна в приборе, изображенном на рис. 14, с. [7]
 |
Бегущие волны. [8] |
Легко представить себе волновое движение на примере волны, которая распространяется по поверхности пруда, когда в него брошен камень, или на примере колебаний струны скрипки; труднее представить себе физическую картину распространения звуковых волн в трубе органа, или электромагнитных волн светового излучения. [9]
Это обстоятельство позволило Абелю высказать предположение о возможности синхронизма колебаний молекул детонирующего тела и звуковой волны, распространяющейся от второго взрывающего тела к веществу, дающему детонацию; при этом Абель допускает, что мы имеем в этом случае резонанс, что частицы детонирующего тела колеблются подобно тому, как струна скрипки резонирует на расстоянии с другой струной, настроенной в унисон и приведенной в колебание. Хотя эта теория Абеля, признанная Вертело остроумной гипотезой, и не разделяется всеми исследователями и, например, сам Вертело предложил иные объяснения явлениям, однако несомненным остается факт влияния периода колебаний, причем колебания ниже известной части оказываются недействительными. [10]
Но теперь мы видим, что и колебательная энергия может иметь не все, а только определенные значения. Струна скрипки, кожа, натянутая на барабан, колокол - все они издают звук определенного тона независимо от того, чем вызваны их колебания. Во всех этих случаях звук вызывается колебаниями резонирующего тела. Единственным отличием колебаний молекул от колебаний больших тел является отсутствие трения в молекулах. Отдельная молекула может колебаться неопределенно долго. А энергия колебания больших тел всегда стремится перейти в тепло. [12]
При небольших скоростях, как показывают эксперименты и повседневная практика, нередко скольжение тела сопровождается его колебаниями различной частоты, получившими название фрикционных автоколебаний. Вибрации при обработке материалов резанием, скачкообразное перемещение трущихся деталей приборов и машин, скрип тормозов, звучание струны скрипки при скольжении по ним смычка - все это следствие возникновения таких колебаний. [13]
Прежде всего это волновое уравнение, и поэтому можно думать, что оно обладает по крайней мере некоторыми свойствами обычных волновых уравнений, описывающих, например, колебания струны скрипки. В данной книге рассматриваются в основном характеристики систем, не зависящие от времени. Будем исследовать допустимые уровни энергии атома или молекулы, игнорируя то обстоятельство, что вследствие испускания излучения или других процессов, меняющих энергию, уровень может существовать лишь короткое время. [14]
Потом растяните полоску в 2, 3, 4, 5 раз, не меняя массу полоски между руками, и повторите ту же процедуру. Почему ничего похожего не происходит со струной скрипки. [15]
Страницы: 1 2