Органная труба

Cтраница 3

Для этого нужно только иметь набор звуковых резонаторов - камертонов, струн, органных труб. Очевидно, струны рояля или пианино образуют как раз такой и притом очень обширный набор колебательных систем с разными собственными частотами. Если, открыв рояль и нажав педаль, громко пропеть над струнами какую-нибудь ноту, то мы услышим, как инструмент откликается звуком той же высоты и сходного тембра. И здесь наш голос создает через воздух периодическую силу, действующую на в с е струны. Однако откликаются только те из них, которые находятся в резонансе с гармоническими колебаниями - основным и обертонами, входящими в состав спетой нами ноты. [32]

Для этого нужно только иметь набор звуковых резонаторов - камертонов, струн, органных труб. Очевидно, струны рояля или пианино образуют как раз такой и притом очень обширный набор колебательных систем с разными собственными частотами. Если, открыв рояль и нажав педаль, громко пропеть над струнами какую-нибудь ноту, то мы услышим, как инструмент откликается звуком той же высоты и сходного тембра. И здесь наш голос создает через воздух периодическую силу, действующую на все струны. Однако откликаются только те из них, которые находятся в резонансе с гармоническими колебаниями - основным и обертонами, входящими в состав спетой нами ноты. [35]

Основной задачей этой главы является установление законов колебаний воздуха в полостях типа резонаторов и органных труб, сообщающихся с окружающей атмосферой. Однако сначала уделим немного места колебаниям воздуха в областях, ограниченных жесткими стенками со всех сторон. [36]

До некоторой степени этот механизм возникновения колебаний в струе напоминает процесс возбуждения звука в органной трубе ( как его излагает А. А. Харкевич [29]), только в нашем случае имеют место нелинейные колебания газа с появлением движущихся скачков, интенсивность которых ограничивается лишь потерями в среде и при отражении от границ, а также излучением в окружающее пространство. [37]

Незатухающие колебания дают скрипка и другие смычковые инструменты, когда по струне ведут смычком, органные трубы и вообще любые духовые инструменты, пока в них равномерно поступает воздух, а также голос, если тянуть одну ноту. [38]

Даже при малой потере энергии за один период свободные колебания столба воздуха, заключенного в органной трубе, затухают практически полностью за долю секунды. Это объясняется малостью массы воздуха по сравнению, например, с массой фортепьянной струны. Для музыкальных целей требуется поддерживать звук при помощи специального устройства. В обычной трубе флейтового регистра, нижняя часть которой показана на рис. 84, тонкая струя воздуха, поступающая под давлением из духового ящика, падает на скошенный край, ограничивающий отверстие. При этих условиях ничтожная причина может заставить струю пройти или полностью внутри, или полностью снаружи трубы. Точный принцип действия устройства неясен, по едва ли можно сомневаться, что в своем основном существе он аналогичен принципу часового спуска. [39]

К подобному же типу источников, издающих собственные, но не затухающие колебания, принадлежат все органные трубы, как возбуждаемые дутьем, так и заимствующие свою энергию у газового плаТяени, свистки и почти все духовые инструменты. Об органных трубах несколько подробнее скажем ниже, здесь же только заметим, что во всякой органной трубе образуются стоячие звуковые волны. Звучащий столб воздуха разделяется последовательными узлами и пучностями ( см. выше, стр. [40]

Первое достоинство обусловлено явлением стоячих волн, наблюдаемым внутри корпуса громкоговорителя, который ведет себя как органная труба, настроенная на частоту около 100 Гц. Именно на этой частоте вдоль корпуса громкоговорителя укладывается одна четверть волны, что способствует подъему нижних частот. На частоте вдвое выше, равной 200 Гц, наоборот, по длине корпуса укладывается точно половина длины волны. При этом наблюдаются подавления излучения из нижней части корпуса, что устраняет неприятный бубнящий призвук, свойственный акустическим установкам с большими линейными размерами. [41]

Исследование тех случаев, когда периодические движения вызываются непрерывным потоком воздуха, как, например, в органных трубах, убедило меня в том, что такое действие может быть вызвано лишь прерывной или, по крайней мере, весьма близко подходящей формой движения воздуха, и это привело меня к обнаружению некоторого обстоятельства, которое должно быть принято в расчет при интегрировании гидродинамических уравнений, но с которым до сих пор, насколько я знаю, не считались; принимая же его в соображение, мы в самом деле в тех случаях, где вычисление можно довести до конца, получаем именно те виды движения, какие наблюдаем в действительности. [42]

Простейшая форма образования стоячей волны в коническом рупоре - это стоячие волны по длине, подобно тому как это имеет место в органных трубах. [43]

Блок-флейта ( в разрезе. [44]

Примерами инструментов первой группы ( издающих звуки аэродинамически) могут служить некоторые духовые инструменты, в частности блок-флейта ( продольная флейта, или рекордер) и диапазонные органные трубы. Произвести звук без подачи энергии невозможно. Мы уже видели, что звук - это просто способ передачи энергии сквозь воздух или какую-либо другую среду в виде волн давления, в которых энергия непрерывно и быстро переходит из одной формы в другую: из потенциальной в кинетическую и обратно. [45]

Страницы: 1 2 3 4