Излучение и распространение звука

1. Влияние величины излучающей поверхности на силу и длительность звука. 1) Камертон (лучше массивный). 2) Билка. 3) Фанерные дощечки (10 см X 10 см и 40 см X 40 см), 4) Секундомер. 5) Резиновый молоток.

Возбуждают камертон и показывают, что сила звука его увеличивается при приставлении его ножки к фанерным дощечкам (или просто к столу) и притом в тем большей степени, чем больше площадь поверхности дощечки.

Измеряют время звучания камертона в том случае, если его ножка приставлена к большому куску фанеры или к столу. Снова возбуждают камертон столь же сильным ударом и заставляют его звучать в воздухе. Спустя промежуток времени, несколько больший только что измеренного времени звучания, приставляют ножку камертона к фанере. Звук снова слышен.

2. Значение величины поверхности, излучающей звук. 1) Сонометр. 2) Струна, натянутая между двумя костылями, вбитыми в стену.

Приводят в колебания струну между костылями. Звук слышен слабо, так как колебания струны почти не передаются стенам и колебания воздуха вызываются только движением струны, имеющей весьма малую поверхность. Приводят в колебание такую же струну на сонометре. Звук слышен громче, так как колебания струны передаются деревянному ящику и от него в воздух.

3. Рупор. 1) Рупор. Рупор представляет собой коническую металлическую трубу (рис. 51); у узкого конца делается некоторое уширение для прикладывания ко рту. Приложив рупор ко рту, говорят или поют в него. Получается значительное усиление звука, что объясняется увеличением излучающей поверхности (площадь сечения у конца трубы значительно больше площади выходного отверстия рта). Вместе с тем рупор дает излучение, происходящее, главным образом, в направлении оси рупора.

Вместо металлического покупного прибора можно устроить самодельный из картона. Уширения у узкого конца можно и не делать.

4. Определение скорости звука в воздухе. 1) Секундомер. 2)Рулетка.

Если школа находится недалеко от железнодорожной станции расположенной на прямолинейном участке пути, то можно организовать экскурсию, во время которой определить скорость звука. Отойдя на расстояние 1—2 км от станции, выжидают момент, когда паровоз на станции дает свисток. Пускают секундомер в момент, когда виден пар из паровозного гудка, и останавливают секундомер в момент, когда слышен гудок. Расстояние от станции до места наблюдения можно определить по километровым или телеграфным столбам (измеряют расстояние между двумя столбами и сосчитывают число пролетов). Деля расстояние на истекшее время, находят скорость звука.

5. Определение скорости звука в воздухе. 1) Метроном. 2) Молоток. 3) Доска. 4) Рулетка на 10 м.

Опыт производится на открытом воздухе. Наблюдатели удаляются друг от друга на расстояние 200—250 м. Один из наблюдателей устанавливает метроном на 80—90 ударов в минуту и ударяет молотком в доску в такт ударам метронома. Другой наблюдатель, приближаясь и удаляясь, находит такое расстояние, при котором звук от удара молотка и наблюдение этого удара зрением кажутся совпадающими между собой.

Это расстояние измеряют рулеткой. Деля его на промежуток времени, протекающий между ударами метронома, находят скорость звука в воздухе.

Сравнение скорости звука в газах и в твердых телах. В томе II, описан опыт Кундта. Этот опыт может служить для сравнения скорости звука в воздухе и в твердых веществах, из которых сделаны стержни. Места, где порошинки сбрасываются, соответствуют пучностям стоячих волн в воздухе. Измеряя расстояние между крайними пучностями и деля его на число промежутков между пучностями, можно определить длину полуволны в воздухе. Длину стержня можно принять за длину полуволны в материале стержня.

Деля второе число на первое, получаем отношение скорости звука в твердом материале к скорости звука в воздухе.

Добавим к описанию § 58, 2, что для возбуждения сильных колебаний в стержне нужно, проведя мокрой материей по стержню, возможно скорей отвести руку от стержня (иначе колебания тухнут).