§ 36. Источники звука. Звуковые колебания

Изученные явления колебаний и волн открывают прямой путь к пониманию акустических процессов. Вокруг нас постоянно звучит множество различных звуков: человеческие голоса, мелодии музыкальных инструментов, птичьи трели, жужжение насекомых, раскаты грома и шум ветра в кронах деревьев. Все эти акустические явления имеют общее физическое происхождение. Ими служат упругие тела, совершающие периодические движения. Когда такие колебания передаются в окружающую среду, они образуют механическую волну. Следовательно, звук представляет собой именно механическую волну, распространяющуюся в газообразной, жидкой или твёрдой среде.

Для наглядного изучения этого явления рассмотрим классические демонстрационные установки. В первой опытной схеме упругая металлическая линейка жёстко зажимается в тисках. При отклонении её свободного конца от положения равновесия и последующем отпускании мы наблюдаем периодическое движение. В этот момент линейка начинает издавать определённый тон. Частое перемещение краёв предмета чётко фиксируется глазом, что сразу подтверждает связь между механическим движением и акустическим эффектом. Во втором эксперименте используется натянутая струна. Её расплывчатые контуры при звучании доказывают быструю вибрацию. Если поднести к ней лёгкую бумажную ленту, она начнёт отскакивать от постоянных ударов. Прекращение вибрации мгновенно гасит и сам звук. На рис. 1 струна нарисована сразу в нескольких положениях: красным — крайние, между ними промежуточные; из-за такого быстрого хода вверх-вниз её контур и кажется размытым.

Третий опыт проводится с использованием специального инструмента — камертона, представляющего собой изогнутую металлическую вилку, установленную на деревянный ящик. При ударе мягким молотком или проведении смычком по его ветвям возникает устойчивый тон. Однако амплитуда и период таких колебаний настолько малы, что визуально отследить их практически невозможно.