Класс!ная физика - всегда рядом Класс!ная физика - викторины Класс!ная физика - для любознательных Техно-шокер Музей открытки 20 века Коты-работы художников

"Что кажется нам чудом, на самом деле таковым не является!" - Симон Стевин
Но, что будет, если кота Шрёдингера засунуть в бутылку Клейна и обмотать всё лентой Мёбиуса?





«Класс!ная физика» - это class-fizika.spb.ru, class-fizika.narod.ru, class-fizika.ru.

 Класс!ная физика   -  YouTube

Звук. Звучание струны. Поющий бокал (ч.7) Опыты

ПечатьE-mail


ОЙ ВЫ, СТРУНЫ, МОИ СТРУНЫ


Видел ли ты когда-нибудь, как музыкант настраивает струнный инструмент - скрипку виолончель или гитару? При каждом повороте колка струна натягивается или расслабляется, и высота звука, издаваемого струной, меняется. В конце концов натяжение струны доводится до идеального, так что звучит именно та нота, которая нужна.
Положи деревянную дощечку на стол так, чтобы один ее конец немного свешивался над краем стола. Воткни посередине дощечки кнопку, ближе к противоположному концу.




Отрежь кусок лески примерно на 30 сантиметров длиннее, чем дощечка. Один из концов привяжи к кнопке, а другой - к ручке детского игрушечного ведерка. Протяни леску по дощечке так, чтобы конец с ведром свешивался с края стола.

Подложи карандаш под леску на краю дощечки. Дерни леску, как струну. Что ты слышишь?
Добавь немного песка в ведро и дерни леску снова. Продолжай добавлять песок, пока ведро не станет полным, и после каждой новой порции дергай леску. Как меняется при этом звук?

Высота звука, который издает леска, зависит от ее натяжения. Добавление песка увеличивает вес ведерка, а это увеличивает натяжение лески. Чем больше натяжение, тем более высокий звук издает леска.



МЕНЯЕМ ВЫСОТУ ЗВУКА


Проведи рукой вдоль гитарного грифа. Чувствуешь на нем маленькие «ребрышки»? Эти «ребрышки» делят гриф на отдельные промежутки, которые называются лады. Когда струну прижимают, то длина ее вибрирующей части определяется ладом, на котором зажата струна. Лад, находящийся ближе всего к звуковыводящему отверстию, дает самый высокий звук, а тот,"который дальше, - самый низкий.




С помощью кнопки проткни в центре дна  бумажного стаканчика отверстие. Пропусти через него нитку длиной примерно 60 сантиметров. К концу нитки, высунутому с внутренней стороны стаканчика, привяжи скрепку.
Вытяни нитку с противоположной стороны, чтобы скрепка плотно легла на донышко стаканчика. С помощью липкой ленты прикрепи стаканчик к одному из концов линейки.




Другую скрепку разогни так, чтобы получился крючок S-образной формы. Зацепи его за противоположный конец линейки, закрепи с помощью липкой ленты.

Привяжи свободный конец нитки к этому крючку так, чтобы она была натянута и ее можно было бы дернуть.
Отрежь лишнюю часть нитки. Дерни «струну». Какой получился звук? Прижми нитку к линейке, чтобы она сильнее натянулась. Дерни ее еще раз. Как изменился звук? Прижми «струну» в другом месте линейки. Каким получился звук? Как зависит высота звука от места на линейке, где ты прижимаешь нитку?

Когда ты дернул нитку первый раз, то она начала колебаться по всей длине, что создало самый низкий звук Когда ты прижал нитку, то длина той ее части, которая вибрирует, уменьшилась, и звук получился выше. Чем меньшую часть нитки ты оставляешь свободной, тем выше получается звук.



ДИНЬ-ДИНЬ


Д0-ре-ми-фа-соль-ля-си-до - это музыкальная гамма. Возможно, ты этого не знаешь, но она основана на строгих математических соотношениях. Эти соотношения позволяют определить, как должна звучать одна нота, если известно, как звучит соседняя. Например, в органе труба длиной 20 дюймов (50 сантиметров) отвечает за звук «до». Если мы поставим трубу длиной в три четверти от этой (15 дюймов, 37,5 сантиметров), то она будет производить звук «фа». Если труба будет длиной в три пятых от «до» (12 дюймов, 30 сантиметров), то из нее выйдет нота «ля».

Возьми несколько одинаковых стеклянных стаканов и металлическую ложку. Поставь один из стаканов на ровную поверхность. Тихонько, стукни по нему ложечкой. Какой звук получился? Теперь поставь рядом еще один стакан и наполни его водой наполовину. Прежде чем ударить его ложечкой, попробуй догадаться, выше или ниже, чем у пустого стакана, будет его звук. Предположил? Давай проверим?

Знаешь ли ты дроби? Надеемся, что знаешь достаточно, чтобы построить гамму. Давай попробуем.
Это не так трудно - мы всего лишь должны наполнить несколько одинаковых стаканов до определенного уровня водой. Ниже ты найдешь список, в котором написано, до какой высоты надо наполнить стакан, чтобы получить ту или иную ноту.

Сначала «настрой» один из стаканов на ноту "до". Это можно сделать добавляя и отливая воду до тех пор, пока не получишь нужного звука. Но даже потом необходимо сверить получившиеся ноты с любым музыкальным инструментом.

Полный стакан воды -  до
Полный на 8/9 стакан  - ре
Полный на 4/5 стакан  - ми
Полный на одну четверть  стакан  - фа
Полный на 2/3 стакан - соль
Полный на 3/5 стакан  - ля
Полный на 8/15 стакан  - си
Полный на l/2 стакан  - до

Когда ты ударяешь стакан ложкой, то он сам и содержащаяся в нем вода начинают вибрировать. Эти колебания передаются воздуху, находящемуся в стакане, превращаются в звуковые волны и в конечном счете достигают твоего уха. Заметь, что здесь звуковые колебания создает не воздух, а сам стакан с водой. Когда ты добавишь воды в стакан, то количество вибрирующего вещества возрастает, и звук получается ниже.
Несмотря на то, что отношении высоты воды в стаканах точные, сверять коты с инструментом необходимо, потому что форма стакана сильно влияет на высоту получившегося звука.



КРИСТАЛЬНО ЧИСТО



Говорят, что только бокалы, сделанные из дорогого хрусталя, могут «петь», то есть издавать чистый звенящий звук, если по их краю провести влажным пальцем.
Проверь сам, если хочешь!

Поставь дорогой хрустальный бокал на длинной ножке с круглым основанием на ровную поверхность. Смочи водой указательный и средний пальцы одной руки и положи их на край бокала. Другой рукой крепко прижми основание бокала к столу.

Тихонько начни водить мокрыми пальцами по краю бокала. Не нажимай слишком сильно, касайся стекла осторожно. Если пальцы высохнут, смочи их еще раз и продолжай водить. Край бокала должен быть слегка влажным, скользким, но не мокрым. Когда будет достигнуто определенное давление пальца на край, бокал «запоет».

Наполни бокал наполовину водой и опять заставь его «петь». Как отличается получившийся звук от звука, издаваемого пустым бокалом? Как это можно объяснить?

Когда ты водишь пальцем по краю бокала, то заставляешь его вибрировать. Эти вибрации передаются воздуху, находящемуся внутри. Когда столб колеблющегося воздух выходит наружу, ты слышишь звук.

Когда в стакан налита вода, то при «натирании» края начинают колебаться и стакан, и вода. Когда вибрирует большее количество вещества, то колебания взад-вперед происходят медленнее. Они тем не менее передаются воздуху, и создается волна, которую мы воспринимаем как более низкий звук.

Как ты думаешь, почему высокие бокалы (бокалы с высокой ножкой) «поют» лучше, чем низкие (те, которые имеют толстенькое короткое основание)?




Вернуться в "Оглавление"

Источник: Майкл ди Специо «Занимательные опыты»