Вторичные колебания натянутого каната были полностью и успешно изучены Эйлером. Они еще более всего похожи на водяные волны. Здесь каждому стоячему колебанию предшествует поступательное, которое мало-помалу успокаивается, но никогда вполне не уничтожается, так что стоячее колебание всегда связано с некоторым волнообразным движением. Общеизвестный факт, что характер звука струны зависит от места, где на нее действует удар, определяется, конечно, как различием всей фигуры колеблющейся струны, так и одновременно существующими остатками поступательных колебаний. Подобное же явление повторяется на металлических прутьях, стеклянных палочках и стеклянных трубках, приведенных во вторичные колебания; и здесь, без сомнения, возникают волны, которые, встречаясь через правильные промежутки, производят стоячее колебание; но только скорость распространения волн здесь другая, гораздо большая, чем в струне. Рассматривая поступательные первичные колебания воздуха, братья Вебер нашли замечательное явление, что поступательная волна может оставлять позади себя воздух в покое, что, например, стук в какой-либо точке воздуха бывает слышен лишь в течение короткого мгновения, но никак не все время, пока волна переходит далее от слоя к слою. Они объясняют это явление следующим образом. Если вообразить себе по середине трубки две частицы воздуха более плотными, чем все остальные, то это уплотнение будет выравниваться в обе стороны; если же все частицы одинаково плотны, но две средние частицы сторону, одновременно действуют оба условия, то вперед будет распространяться уплотнение, а назад разрежение; если же, как это и бывает при сотрясении воздуха, направленном в одну сторону одновременно действуют оба условия, то вперед будет распространяться удвоенное уплотнение, а в обратном направлении уплотнение и разрежение будут уравнивать друг друга и создадут состояние покоя. Звучащий воздух в органной трубе, как и во всяком другом духовом инструменте, а также и в человеческом голосовом аппарате, находится в стоячем первичном колебании. Процесс, посредством которого он приводится в стоячие колебания, тот же, как в воде и как при вторичных колебаниях струн. Именно, в органной трубе колебания воздуха отражаются не только при закрытом, но и при открытом верхнем конце, но только в первом случае волна сохраняет свой характер, а во втором она обращается, т. е. из сгущающей она превращается в разрежающую, и наоборот. Во флейтах воздух втекает через щель не равномерно, а попеременно сгущается и разрежается и таким образом приходит в состояние колебания. Периодические толчки воздуха при быстром втекании его через отверстие можно наблюдать при топке печей: если отверстие в печной дверце сделать достаточно узким, то воздух попеременно то втягивается, то задерживается, производя таким образом пульсацию. Братья Вебер полагают, что подобный процесс является причиной звучания трубки, внутри которой горит водородное пламя. Г. Вебер полагает, что в язычковых трубах, язычок не является источником звучания тела, а лишь механическим средством для попеременного открывания и закрывания отверстия. Во всяком случае, его движения зависят не столько от присущей ему упругости, сколько от движения воздушных волн, пробегающих вперед и назад по длинной трубке: язычок не сам собою движется, а совершает вынужденные колебания. Впрочем, теория духовых инструментов все еще сильно нуждается в более полной разработке, особенно слабо она до сих пор была разработана с математической стороны. Лангранж откровенно признавался, что его формулы еще очень несовершенно объясняют связь наблюдаемых явлений с размерами духовых труб и положением их отверстий. Работы же Пуассона показали, что a priori нельзя правильно определить даже самого низкого основного тона духовой трубы.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «КОЛЕБАНИЯ СТРУН И СТЕРЖНЕЙ» з дисципліни «Історія фізики»
