Над цилиндрическим сосудом камертон
Звучание – камертон
Cтраница 1
Звучание камертона усиливается в момент, когда частота собственных колебаний воздушного столба в сосуде совпадает с частотой камертона. [1]
Звучание камертона усиливается в тот момент, когда частота собственных колебаний воздушного столба в сосуде совпадает с частотой колебаний камертона. Собственные колебания воздушного столба в закрытой с одного конца трубе соответствуют установлению в ней стоячей волны такой длины А /, что у закрытого конца образуется узел смещения частиц воздуха, а у открытого – пучность. [2]
При звучании камертона его стержень колеблется вдоль собственного направления. Будучи укреплен на верхней стенке ящика, он заставляет эту стенку прогибаться вверх и вниз, вследствие чего воздух то выталкивается из ящика, то втягивается в него. Таким образом, возникают колебания воздушного столба в ящике. Длина последнего берется равной как раз четверти длины волны, создаваемой камертоном в воздухе. Следовательно, основная частота столба воздуха в ящике, открытом с одной стороны, настроена в резонанс на частоту камертона; в ящике получается сильное колебание, изображенное на рис. 105, а, и из его отверстия излучается гораздо более сильный звук, чем дает сам камертон. [3]
При звучании камертона его стебель колеблется вдоль собственного направления. Будучи укреплен на верхней стенке ящика, он заставляет эту стенку прогибаться вверх и вниз, вследствие чего воздух то выталкивается из ящика, то втягивается в него. Таким образом, возникают колебания воздушного столба в ящике. Длина последнего берется равной как раз четверти длины волны, создаваемой ка-мертоном в воздухе. [5]
Кроме перечисленных новых возможностей, которые открылись с разработкой импульсной ЯМР-спектроскопии, имеются и другие, из которых одну следует выделить. Подобно тому, как звучание камертонов, вызванных мощным звуковым импульсом, постепенно прекращается вследствие того, что камертоны приходят в прежнее состояние равновесия со средой и друг с другом, так же со временем и система ядерных спинов, выведенная из термодинамического равновесия с окружающей средой ( называемой в спектроскопии ЯМР решеткой), возвращается в прежнее состояние равновесия. [6]
Камертон, настроенный на определенный тон, имеет известную частоту колебания. Если звук вибрирующей детали совпадает с тонем камертона, то по звучанию камертона определяется частота колебаний детали. [7]
Для увеличения интенсивности звука, производимого источником, используют объемные колебательные системы, настроенные в резонанс с источником. Например, камертон в руке звучит едва слышно ( правда, зато и долго), но если его поставить на крышку настроенного на частоту камертона деревянного ящика с одним открытым концом, то звучание камертона значительно усиливается. При этом время звучания, естественно, сокращается. [8]
Над цилиндрическим сосудом высоты 1 м звучит камертон, имеющий собственную частоту колебаний v 340 Гц. В сосуд медленно наливают воду. При каких положениях уровня воды в сосуде звучание камертона значительно усиливается. [9]
Наличие резонанса ( или резонансов) делает амплитудно-частотную характеристику устройства неравномерной, что приводит к искажению истинного соотношения интенсивностей отдельных спектральных составляющих сложного звука и, конечно, нежелательно. Для устранения вредного влияния резонансов нужно либо убрать все собственные частоты, характерные для аппаратуры, из рабочей области частот ( что практически трудно), либо же резко снизить добротность системы. Именно по последнему пути и идут на практике. Достаточно сравнить длительность звучания камертона ( цосле его возбуждения) и громкоговорителя ( после выключения питающего тока), чтобы ясно уловить различие в их добротности. [10]
Страницы: 1
Источник
№ 813
Камертон колеблется с частотой ν = 440 Гц. Какую минимальную длину может иметь резонаторный ящик («подставка» камертона) для усиления звука? Не противоречит ли закону сохранения энергии тот факт, что из двух одинаковых камертонов, возбужденных одинаковыми по силе ударами, намного громче звучит тот, который установлен на резонаторе?
№ 818
Морские волны движутся со скоростью u и набегают на берег с частотой ν0. Волновой фронт параллелен береговой линии. С какой частотой ν волны ударяются о катер, идущий от берега со скоростью υ, направленной под углом α к береговой линии? Каким станет ответ, если катер изменит направление движения на противоположное?
№ 5995
Герой одного из рассказов О’Генри дал пинок поросенку с такой силой, что тот полетел, «опережая звук собственного визга». С какой силой должен был ударить поросенка герой рассказа, чтобы описанный случай произошел в действительности? Массу поросенка примите равной 5 кг, а продолжительность удара 0,01 с.
№ 5996
Наливая воду в термос, мы слышим звук. Как меняется его тон по мере заполнения термоса?
№ 5997
Всегда ли справедливо выражение: «как аукнется, так и откликнется», т. е. всегда ли отраженный звук имеет ту же высоту тона, что и падающий?
№ 5998
Найдите собственные частоты колебаний воздушного столба в закрытой с обоих концов трубе длиной l = 3,4 м.
№ 5999
Над цилиндрическим сосудом высотой H = 1 м звучит камертон с частотой колебаний ν = 340 Гц. В сосуд медленно наливают воду. При каких положениях уровня воды в сосуде звучание камертона значительно усиливается?
№ 6000
Почему изменяется голос человека в барокамере, заполненной дыхательной смесью из кислорода и гелия? Как изменится в этой атмосфере тон духовых инструментов? Камертона? Камертона на резонаторном ящике?
№ 6001
Пуля летит со скоростью u, превышающей скорость звука υ. Какую форму имеет фронт ударной волны, возникающей в воздухе при полете пули?
№ 6002
Реактивный самолет пролетел со скоростью, в два раза превышающей скорость звука, на высоте h = 5 км над наблюдателем. На каком расстоянии от наблюдателя был самолет, когда человек услышал звук?
№ 6003
Гоночный автомобиль с включенной сиреной мчится со скоростью u = 306 км/ч. Частота колебаний сирены ν0 = 400 Гц. Впереди на обочине стоит другой автомобиль с точно такой же включенной сиреной. Каждый из водителей различает звук сирены другого автомобиля, потому что он выше, чем звук его собственной сирены. Кто из них слышит более высокий звук? Какова частота ν этого звука?
№ 6004
Два одинаковых динамика A и B подключены к выходу одного генератора электрических колебаний частотой ν = 680 Гц. Расстояние между динамиками 25 м. Амплитуда звуковых колебаний в точке C, находящейся посередине отрезка AB (см. схематический рисунок), максимальна и равна a. Какова амплитуда звуковых колебаний в точках D и E, если CD = 6,25 см, CE = 12,5 см? Каким будет ответ, если изменить полярность подключения одного из динамиков?
№ 6005
По шнуру слева направо бежит со скоростью υ незатухающая гармоническая волна. При этом поперечное смещение точки O шнура изменяется по закону y = A·cos ω·t. Как зависит от времени смещение точки шнура, находящейся правее точки O на расстоянии x от нее?
№ 6006
Мотоциклист, движущийся по прямолинейному участку дороги, увидел, как человек, стоящий у дороги, ударил молотком по висящему рельсу, а через 2 с услышал звук. С какой скоростью двигался мотоциклист, если он проехал мимо человека через 36 с после начала наблюдения?
№ 7272
Определите длину звуковой волны л при частоте ν = 300 Гц и скорости распространения υ = 340 м/с.
№ 7273
В некоторой среде распространяется волна. За время, в течение которого частица совершает N = 140 колебаний, волна распространяется на расстояние l = 110 м. Определите длину волны λ.
№ 7274
Длительность импульса судовой радиолокационной станции при работе на частоте ν = 3 ГГц равна Δt = 0,40 мкс. Определите количество N длин волн, содержащихся в излученном волновом цуге («отрезке» волны).
№ 7275
Судовая радиолокационная станция имеет радиус действия R = 100 км. Определите максимальную частоту ν излучаемых такой станцией импульсов.
№ 7276
Органный тон длиной волны λ = 6,71 м звучит в течение промежутка времени Δt = 2,00 с. Определите количество N полных колебаний волны, происходящих за это время. Температура воздуха t = 20 °С.
№ 7277
Волны вдоль резинового шнура распространяются со скоростью υ = 2,0 м/с при частоте колебаний ν = 3,0 Гц. Определите разность фаз Δφ колебаний двух точек, отстоящих друг от друга на l = 60 см.
Источник
№ 14837
2. «Блики на дне». Холодной зимой мы часто и с удовольствием вспоминаем о теплом лете. Представьте – теплое солнечное тихое летнее утро, вы находитесь на берегу озера, поверхность воды слегка колышется из-за небольших медленно пробегающих волн, на ровном песчаном дне отчетливо видны замысловатые яркие световые полосы и пятна. Это летом, а сейчас ваша – объяснить возникновение этих ярких полос, найти их характеристики и условия возникновения. Итак, по поверхности водоема движется гармоническая волна (длина которой λ = 1,0 м, амплитуда a = 5,0 см) в направлении с востока на запад, солнце находится на юге. Поверхность дна плоская и горизонтальная, глубина водоема h. Показатель преломления воды n = 1,33. 1) Постройте примерный график зависимости горизонтальной координаты x1 точки падения луча на дно, если он попал на поверхность воды в точке с координатой x. …
№ 15223
3. «Сейсморазведка». Для определения расположения полезных ископаемых в толще Земли используют метод сейсморазведки. Для этого в некотором месте на поверхности проводят взрыв, и от него во все стороны в толщу Земли распространяются звуковые волны. В каждой среде звуковые волны распространяются со своей скоростью υ. Установленные на поверхности Земли звуковые приемники-микрофоны П1, П2 и т. д. принимают эхо, отраженное от границ слоев, – осуществляют эхолокацию (рис. )…
№ 160
Из пункта A в пункт B был послан звуковой сигнал частоты ν = 50 Гц, распространяющийся со скоростью υ = 340 м/с. При этом на расстоянии от A до B укладывалось целое число волн. Опыт повторили, когда температура была на Δθ = 20 К выше, чем в первом случае. При этом число волн, укладывающихся на расстоянии от A до B, уменьшилось на два. Найти расстояние l между пунктами A и B, если при повышении температуры на 1 К скорость звука увеличивается на 0,5 м/с.
№ 161
Камертон один раз зажат в тисках, а другой раз стоит на резонаторном ящике. В обоих случаях камертон возбуждается одинаковыми по силе ударами. В каком случае камертон будет звучать дольше?
№ 162
К верхнему концу цилиндрического сосуда, в который постепенно наливают воду, поднесен звучащий камертон. Звук, издаваемый камертоном, заметно усиливается, когда расстояния от поверхности жидкости до верхнего конца сосуда достигают значений h1 = 25 см и h2 = 75 см. Найти частоту колебаний н камертона. Скорость звука в воздухе υ = 340 м/с.
№ 163
Движущийся по реке теплоход дает звуковой сигнал частоты ν0 = 400 Гц. Стоящий на берегу наблюдатель воспринимает звук свистка как колебания с частотой ν = 395 Гц. С какой скоростью u движется теплоход? Приближается или удаляется он от наблюдателя? Скорость звука в воздухе υ = 340 м/с.
№ 4218
Волны во вращающемся кольце. Кольцевой резиновый жгут раскручен вокруг оси, перпендикулярной плоскости кольца (рис.). Линейная скорость элементов жгута равна υ. С какой скоростью будут распространяться по такому кольцу поперечные волны малой амплитуды?
№ 4219
Возбуждение волн в струне. Конец натянутой упругой струны приводится в гармоническое колебательное движение с амплитудой A и частотой ω с помощью устройства, схема которого показана на рис. . Какую мощность развивает двигатель, приводящий его в движение? Во что превращается затраченная энергия? Что происходит на другом конце струны? Каким образом можно добиться того, чтобы там не происходило отражения волны?
№ 4879
Исходя из соображений размерностей, определить скорость распространения волн на поверхности жидкости с учетом только силы тяжести (длинные гравитационные волны). Предполагается, что глубина жидкости в сосуде H » λ и амплитуда колебаний частиц в волне α « λ (где λ – длина волны).
№ 4880
Исходя из соображений размерностей, определить скорость распространения волн на поверхности жидкости с учетом только сил капиллярности (волны малой длины). Предполагается, что глубина жидкости в сосуде H » λ и амплитуда колебаний частиц в волне α « λ. Плотность жидкости равна ρ. Поверхностное натяжение равно σ.
№ 4881
Исходя из соображений размерностей, определить с точностью до безразмерного коэффициента скорость распространения продольных волн в упругой среде плотности ρ, модуль Юнга которой равен E.
№ 4882
Найти собственные частоты колебаний воздушного столба в закрытой с обоих концов трубе, имеющей длину l = 3,4 м.
№ 4883
Над цилиндрическим сосудом высоты 1 м звучит камертон, имеющий собственную частоту колебаний ν = 340 Гц. В сосуд медленно наливают воду. При каких положениях уровня воды в сосуде звучание камертона значительно усиливается?
№ 4884
Какую форму имеет фронт ударной волны, возникающей в воздухе при полете пули со скоростью, превышающей скорость звука?
№ 4885
Реактивный самолет пролетел со скоростью 500 м/с на расстоянии 6 км от человека. На каком расстоянии от человека был самолет, когда человек услышал звук его двигателей?
№ 4886
Известно, что если источник звука и человек находятся примерно на одной высоте, то в направлении ветра звук слышен лучше, чем в противоположном. Как объяснить это явление?
№ 16555
5. Неисправная ракета. Лейтенант-экспериментатор Глюк проводил при помощи датчиков частоты свои исследования на военном полигоне с новыми сигнальными ракетами, которые во время полета с постоянной скоростью υ издают звук постоянной частоты f0. Скорость звука на полигоне c = 330 м/с. 1) Какой частоты звук будет принимать датчик, если ракета летит строго на него? 2) Какой частоты звук будет принимать датчик, расположенный на большом удалении от летящей ракеты, если угол между скоростью ракеты и направлением на датчик равен φ? 3) Проводя исследования, лейтенант-экспериментатор Глюк случайно выпустил неисправную сигнальную ракету, которая стала летать вдоль поверхности полигона на малой высоте с той же постоянной скоростью υ по кругу радиуса r. Ракету успешно нейтрализовали, а лейтенант-экспериментатор обратил внимание на графики самописца, который записывал зависимость частоты звука от времени у двух датчиков 1 и 2, расположенных на полигоне. Используя полученные графики (рис. ), помогите лейтенанту-экспериментатору Глюку определить расстояние L между этими датчиками.
№ 16558
3. Акустический резонанс. Если над трубой, открытой с одного конца, протекает воздух, в ней может возникнуть акустический резонанс – труба «поет». Звук возникает тогда, когда на длине L воздушного столба в трубе укладывается нечетное число четвертей длины волны звука λ. Основной резонанс возникает при L = λ/4. На рис. 1 представлен спектр акустических резонансов, возникающих в пробирке при продувании через нее воздуха (рис. 2). По вертикальной оси отложена амплитуда колебаний, а по горизонтальной – частота. Частота ν1 = 431 Гц соответствует основному резонансу. Экспериментально исследовалась зависимость частоты ν основного акустического резонанса в пробирке от объема V налитой в нее воды. Вода в пробирку наливалась для того, чтобы изменять в ней длину воздушного столба. Погрешностью измерения резонансной частоты можно пренебречь. В таблице представлены результаты измерений: … Путем графической обработки экспериментальных результатов определите длину L и внутренний диаметр d пробирки. Скорость звука в воздухе υв = 340 м/с.
№ 16690
Маленький источник звука A и маленький микрофон B расположены на расстоянии L = 1 м друг от друга. В некоторый момент времени начинает дуть ветер (рис. ). Во сколько раз изменилась мощность звука, поглощаемая микрофоном, если известно, что скорость ветра υ = 15 м/с, а скорость звука c = 340 м/с. Ветер не вызывает завихрения воздуха.
№ 810
Как изменяются частота и длина волны звука при переходе из воздуха в воду?
Источник