Воздух и звук

Почему флаги трепещут?

Поведение окружающих нас предметов подчиняется законам физики. Однако простые на первый взгляд явления типа трепетания на ветру кусков ткани очень трудно описать математически. Ученые могут сказать только одно: поток воздуха, сталкиваясь с тканью, закручивается, распадаясь на хаотические вихри, и эта турбулентность заставляет хлопать на ветру большие полотнища флагов.

Как «поет» чайник?

Закипая, он издает разнообразные звуки — от тихого шипения до пронзительного свиста. Все зависит от температуры воды. Сначала нагревание ведет к выделению из нее растворенного воздуха. Он образует крохотные пузырьки, которые быстро лопаются на поверхности. При температуре около 65°С на дне чайника образуются пузырьки пара. Поднимаясь ближе к более холодной поверхности они вновь превращаются в воду и «схлопываются» с низким постукиванием. Когда температура приближается к 100°С, эти пузырьки достигают поверхности, и приглушенные хлопки сменяются тихим бульканьем. Выделяющийся пар под давлением выходит через свисток (если он надет на носик), который дает душераздирающий звук, сообщающий, что вода закипела.

Почему два пальца способствуют свисту?

Если с умом сунуть в рот пальцы, свист получится гораздо громче, чем при использовании одних лишь губ. Умелое изменение траектории выдуваемого воздуха усиливает его вибрацию и помогает подобрать ее частоту. Принцип в обоих случаях один: воздух, устремляясь из обширной полости (рта свистуна) в узкое отверстие, закручивается вихрями, и эта турбулентность порождает звуковые волны. Попрактиковавшись, можно добиться относительно чистого — и пронзительно громкого — тона. Опытные свистуны добиваются такого же эффекта, используя лишь один согнутый палец или сворачивая язык своим особым, «фирменным», способом.

Почему скрипят дверные петли?

Без смазки они генерируют характерный звук по такому же принципу, что и чертящий по доске мел или смычок, «пилящий» струну скрипки. Две неровные поверхности, скользя друг по другу, трутся: то есть на доли мгновения сцепляются своими неровностями и тут же сдвигаются дальше. Это прерывистое движение приводит к их встряхиваниям, то есть частым вибрациям, колеблющим воздух, — возникают звуковые волны. Если исходные вибрации передаются хорошему резонатору — двери, грифельной доске, скрипичной деке, — звук усиливается. Смазка изолирует неровные поверхности друг от друга, поэтому при движении они не трутся друг о друга и не вибрируют. Скрип прекращается.

Почему, расстегивая «липучку», мы слышим рвущийся звук?

Застежки-липучки образованы пластиковыми петлями разной толщины. На одной пластинке они создают плотный слой спутанных тонких нитей, на другой — расположенные правильными рядами торчащие жесткие крючочки. При застегивании они цепляются за мотки нитей. При расстегивании концы крючочков распрямляются, а затем упруго возвращаются в согнутое положение, стукая по их основанию. Характерный рвущийся звук порождается возникающими при этом вибрациями. Многочисленные попытки создать беззвучные «липучки» успехом пока не увенчались.

Зачем в гитаре дырка?

Отверстия в верхней деке щипковых инструментов типа гитары называются резонаторными. Простое подергивание натянутой струны дает еле слышный звук. Для его усиления (и придания характерного тембра) используется деревянный корпус-резонатор. Если бы он был сплошным или полым, но без отверстий, звук усиливался бы слабовато. Зато когда колебания воздуха, создаваемые стенками корпуса, передаются воздуху внутри него, а тот затем вырывается наружу, достигается уровень громкости, хорошо слышимый аудиторией.

У электрогитар корпус сплошной, поскольку и громкость, и нужный тембр обеспечиваются звукоснимателем, передающим колебания струн на электронный усилитель — динамик.