Образовака🌡️ Физика9 классМеханические колебания и волны. Звук

Звуковой резонанс

4.1

Средняя оценка: 4.1

Всего получено оценок: 156.

Явление резонанса возникает в колебательных системах любой природы. Но наиболее часто наблюдается явление акустического (звукового) резонанса. Рассмотрим его подробнее.

Резонанс в колебательных системах

Напомним, что резонанс – это резкое увеличение амплитуды вынужденных колебаний, когда подводимая частота приближается к собственной частоте колебаний системы. Именно при этом создаются наилучшие условия подведения энергии к системе.

Звуковой резонанс

Для наблюдения явления звукового резонанса необходимо иметь звуковую колебательную систему с возможностью подведения к ней энергии с частотой близкой к ее собственной частоте колебаний. Простейшим случаем такой системы является струна акустической гитары. Зажимая струну на разных ладах, можно изменять частоту ее собственных свободных колебаний.

Кажется естественным, что ударяя по одной струне – нельзя заставить колебаться другую. Но это не совсем так.

Колеблющаяся струна создает вокруг себя звуковые колебания своей частоты. Эти воздушные колебания воздействуют и на другие струны, но, поскольку их собственные частоты отличаются, то создаются неблагоприятные условия подведения энергии к другим струнам. Например, первая (самая тонкая) струна популярной шестиструнной гитары настраивается на частоту 330 Гц. А вторая струна – на частоту 245 Гц. Ударяя по второй струне – мы никак не сможем заметно колебать первую струну.

Кроме одного случая – когда вторая струна зажата на пятом ладу. В этом случае удар по ней приведет к тому, что колебаться будет не только она. Через полсекунды будет заметно и колебание первой струны.

Что происходит ?

Колебания второй струны вызывают акустические колебания воздуха с частотой ее собственных колебаний. Колебания воздуха действуют и на первую струну. Однако, поскольку ее собственная частота заметно отличается от подводимой частоты, результирующие вынужденные колебания имеют очень малую амплитуду.

Зажимая вторую струну на пятом ладу, мы изменяем частоту ее собственных колебаний (фактически, немного уменьшая массу колеблющейся части струны). И теперь эта частота становится очень близка к собственной частоте колебаний первой струны. Создаются наиболее благоприятные условия для подведения энергии колебаний к первой струне, возникает звуковой резонанс, и первая струна начинает колебаться так сильно, что это становится заметно на глаз.

Воздушные резонаторы

Поскольку звуковые колебания хорошо распространяются в воздухе, любые полости с воздухом обладают собственными частотами свободных колебаний. Звуковые волны, отражаясь от одной границы полости, двигаются к другой границе, отражаются от нее, двигаются обратно, снова отражаются – возникают свободные колебания некоторой частоты. Теперь, если к полости подводить звук с такой частотой – возникнет акустический резонанс, и результирующая громкость звука значительно возрастет.

Резонирующие свойства звуковых полостей широко используются не только строителями концертных залов, но и Природой – звуковоспроизводящие органы всех живых существ (в том числе человека) имеют такие полости-резонаторы.

Что мы узнали?

Наиболее часто явление резонанса наблюдается для звука. Любая воздушная полость обладает некоторой собственной резонансной частотой и способна к акустическому резонансу. Такие полости используются в концертных залах, такие полости есть в звуковоспроизводящих органах всех живых существ.