ГлавнаяТайны планеты Земля → Музыкальный инструмент орган - как возникает звук органа

Музыкальный инструмент орган – как возникает звук органа

15 Янв 2015

Б. Брауну из колледжа Лондонского университета удалось сфотографировать ламинарный поток задымленного воздуха в звуковом поле. На снимках было отмечено образование извилистых волн, увеличивающихся по мере их продвижения вдоль потока, пока последний не распадался на два ряда вихревых колец, вращающихся в противоположных направлениях. Упрощенная интерпретация этих и подобных им наблюдений привела к неверному описанию физических процессов в органных трубах, которое можно найти во многих учебниках. Более плодотворный метод изучения действительного поведения воздушной струи в звуковом поле заключается в экспериментировании с отдельно взятой трубой, в которой звуковое поле создается с помощью репродуктора.

В результате таких исследований были разработаны основы современной теории физических процессов, происходящих в органных трубах. Фактически еще Рэлей дал тщательное и почти полное математическое описание ламинарных потоков невязких сред. Поскольку обнаружилось, что турбулентность не усложняет, а упрощает физическую картину воздушной струи, оказалось возможным использовать метод Рэлея с небольшими изменениями для описания воздушных потоков. Если бы в трубе не было лабиальной щели, то можно было бы ожидать, что воздушная струя в виде полосы движущегося воздуха просто смещалась бы назад и вперед вместе со всем остальным воздухом в прорези трубы под воздействием акустических колебаний.

organ1

В действительности же при выходе струи из щели она эффективно стабилизируется самой щелью. Этот эффект можно сравнить с результатом наложения на общее колебательное движение воздуха в звуковом поле строго сбалансированного смещения, локализованного в плоскости горизонтального ребра. Это локализованное смешение, которое имеет ту же частоту и амплитуду, что и звуковое поле, и в результате создает у горизонтального ребра нулевое смещение струи, сохраняется в движущемся потоке воздуха и создает извилистую волну.

Как показал Рэлей для исследованного им типа струи (что верно и для случая с расходящейся турбулентной струей), волна распространяется вдоль потока со скоростью несколько меньшей половины скорости движения воздуха в центральной плоскости струи. При этом по мере движения вдоль потока амплитуда волны возрастает почти по экспоненте. Как правило, она увеличивается вдвое при перемещении волны на один миллиметр, и ее воздействие быстро становится преобладающим по отношению к простому возвратно-поступательному боковому перемещению, вызываемому звуковыми колебаниями.

Страницы: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10




Рекомендуем к прочтению



Здесь вы можете написать отзыв

* Текст комментария
* Обязательные для заполнения поля