Стоячие волны
Стоячие волны На длине струны, закрепленной на концов укладывается целое число п полуволн поперечных стоячих волн. Только такие волны, называемые модами собственных колебаний, могут длительно поддерживаться в струне. Волны других частот (длин волн) не усиливают первоначальное воздействие при отражении от концов струны и поэтому быстро затухают в результате потерь энергии на трение. Частота собственных колебаний струны (v = 1/Т = V/λ), связана с ее длиной соотношением vn=(v/21)n (n=1,2,3,…). Мода колебаний, соответствующая n=1 называется первой гармоникой собственных колебаний или основной модой. Для произвольного n > 1 соответствующая мода колебаний называется n-й гармоникой или n-м обертоном. Напомним, что собственные колебания могут происходить в различных средах. Например, в закрытом цилиндре, наполненном газом, возникают моды собственных продольных колебаний газа под действием перемещения поршня. Иа рисунке 254 приведены первая и вторая гармоники отклонений молекул газа от положений равновесия, а также показаны области с повышенной концентрацией молекул (повышенным давлением газа). Стрелками отмечено направление движения молекул газа в данный момент времени. Рассмотренные нами собственные колебания струн характерны для струнных музыкальных инструментов, а колебания в ограниченном объеме газа дм духовых инструментов. Звуковые волны Возникновение и восприятие звуковых волн Звуки, воспринимаемые человеческим ухом, являются одним из важнейших источников информации об окружающем мире. Шум моря и ветра, пение птиц, голоса людей и крики животных, раскаты грома, звуки движущихся машин, воспринимаемые человеческим ухом, позволяют легче адаптироваться в изменяющихся внешних условиях. Рассмотрим процесс возникновения и и восприятия звуковых волн. Звуковые волны — упругие волны в среде, вызывающие у человека слуховые ощущения. Колебания источника звука (например, струны или голосовых связок) вызывают в воздухе волны сжатия и разрежения. Достигнув человеческого уха, звуковые волны заставляют барабанную перепонку совершать им вынужденные колебания с частотой, равной частоте колебаний источника. Свыше 20 ООО нитевидных рецепторных окончаний, находящихся во внутреннем ухе, преобразуют механические колебания в электрические импульсы. При передаче импульсов по нервным волокнам в головной мозг у человека возникают определенные слуховые ощущения. Слуховые ощущения у человека вызывают звуковые волны с частотой колебаний, лежащей в пределах от 16 Гц до 20 кГц. Изучению звука посвящена специальная область физики - акустика.