Дж.В. Стретт - Теория звука (1124008), страница 75
Текст из файла (страница 75)
Еще лучше, пожалуй, электрически возбуждаемый камертон. Магнус показал, что наиболее существенная часть эффекта вызвана вынужденными колебаниями той стороны сосуда, в которой находится отверстие, и что только незначительная часть колебаний распространяется через воздух. Что касается пределов высоты тона, то Савар нашел, что тон может быть на квинту выше и более чем на октаву ниже, чем собственный тон струи, Теоретически нет точно определенного нижнего предела; а с другой стороны, внешние колебания не могут быть эффективными, если они стремятся создать деление на части, длина которых меньше окружности отверстия.
Это дает для интервала, 1) Мадивц Ройд. Аап., том СЧ1, стр. 1, 1859, 23 зев. итз. Рыеа, и 354 клпиллягноеть [гл. хх определяющего верхний предел, я/4,51, или приблизительно квинту. Для чисел, данных Плато (я/4,38), расхождение получается несколько большим. 861.
Вопрос о влиянии колебаний низкой частоты трудно исследовать экспериментально вследствие осложнений, которые возникают в связи с почти неизбежным присутствием гармонических обертонов. Очевидно, что, например, октава основного тона, хотя и проявляющаяся весьма слабо, тем не менее может оказаться более важным определяющим поведение струи фактором, чем основной тон, если случайно ее частота лежит вблизи частоты максимума неустой. чивости, В моих собственных опытах ') в качестве источников колебаний применялись камертоны, и в каждом случае поведение струи на горизонтальном участке исследовалось не только непосредственным наблюдением, но также и методом прерывистого освещения Я 42), причем устройство было таково, что за каждый полный период можно было видеть наблюдаемое явление один раз, За исключением тех случаев, когда было важно ослабить октаву настолько, насколько это только возможно, колебание передавалось сосуду через стол, на котором стоял сосуд.
Камертоны либо были привинчены к столу и приводились в колебание смычком, либо возбуждались электрически; первый способ был вполне подходящим, когда требовался только один камертон. Условия истечения струи были таковы, что частота максимальной чувствительности, определяемая вычислением, была равна 259, а частота на границе перехода от устойчивости к неустойчивости — 372, При частотах, изменявшихся вниз от 370 до примерно !80, наблюдавшиеся явления были в совершенном согласии с однозначными предсказаниями теории. Начиная с частоты (определенно ниже 370), при которой впервые наблюдался правильный эффект, всегда наблюдался одинарный поток и на каждое полное колебание камертона приходилась одна капля, причем хан~лая капля отрывалась при тех же в точности условиях, что и предшествующая.
После понижения частоты ниже 180 возникает вопрос, не может ли эффект вызываться также действием октавы тона камертона, наравне с действием основного тона, Если этот эффект достаточен, то число капель удваивается, а ко~да основной тон очень слаб, то наблюдается двойной поток, причел~ последовательные капли отрываются при различных условиях и (под влиянием силы тяжести) описывают заметно неодинаковые траектории. При этих экспериментах обычно влияния основного тона было достаточно для определения числа капель даже вблизи частоты 128. Иногда, однако, октава делалась преобладающей и удваивала число капель.
Если октава недостаточно сильна, чтобы действительно удвоить число капель, она часто создает эффект, который очень хорошо заметен наблюдателю, а) Ргос. )гоу. Хос., том ХХХ!Ч, стр. 133, !882. 36! 1 355 удвоение стРуй исследующему изменения сквозь вращающиеся отверстия. В одном случае сильное возбуждение камертона смычком, благоприятствующее октаве, дало сначала двойную струю, которая, однако, через несколько секунд перешла в единую струю. Около точки разбиения струи те последовательные капли, которые в конце концов по мере затухания камертона срастаются, соединены перешейком.
Если октава достаточно сильна, этот перешеек в дальнейшем обрывается, и капли отделяются друг от друга: в ином случае перешеек стягивает вместе наполовину оформившиеся капли, и струя становится единой. Переход от одного состояния к другому можно было легко наблюдать. Для того чтобы полностью избавиться от влияния октавы, пришлось прибегнуть к иной установке. Было найдено, что желаемого результата можно достигнуть, если камертон с частотой 128 держать в руке над резонатором той же частоты, стоящим на столе. Изменения в этом случае были по виду вполне похожи на изменения, создаваемые камертоном с частотой 256, и единственное различие состояло в том, что капли были больше и занимали вдвое большее пространство, а шарик, получающийся в результате стягивания перешейка, был намного больше.
Мы можем заключить, что причиной удвоения струи субоктавою собственной частоты струи следует считать наличие второй компоненты, от которой едва ли свободен любой музыкальный тон. Заставляя одновременно звучать два камертона с частотами 128 и 256, можно было получать по желанию единую или двойную струю путем изменения относительной интенсивности. Всякое несовершенство настройки становилось вполне очевидным из поведения струи, которая претерпевала изменения, синхронные со слышимыми биениями. Это наблюдение, не требующее помощи стробоскопического диска, наводит на мысль, что описываемый эффект зависит в некоторой степени от соотношения фаз обоих тонов, как можно бьио ожидать а рг!ог!. В некоторых случаях влияние субоктавы обнаруживалось сильнее в том, что последовательные капли делались различными по величине, чем в том, что капли описывали весьма различные траектории. Возвращаемся теперь к случаю одного камертона, привинченного к столу.
Было найдено, что по мере понижения частоты ниже 128 двойная струя устанавливалась регулярно. Действие нижней дуодецимы основного тона (85'!Е) требует особого рассмотрения. При этой частоте мы могли бы ожидать, что первые три компоненты сложного тона будут влиягь на результат. Если бы третья компонента была достаточно интенсивной, то она определяла бы число капель, и результатом была бы тройная струя. В случае камертона, привинченного к столу, третья компонента тона, если она и не пропадает совершенно, должна быть исключительно слабой, но вторая компонента (октава) достаточно интенсивна и действительйо 356 !гл. хх клпиллявность определяет число капель (190Я/в). В то же время влияние основного тона (85'/з) достаточно для того, чтобы заставить последовательные капли описывать рааличные траектории, так что наблюдается двойная струя.
Путем добавления камертона с частотой 256 нетрудно было получить тройную струю; однако интереснее было исследовать, нельзя ли свести двойную струю к одной струе с 85'/з каплями в секунду. Для того чтобы получить основной тон, возможно более интенсивный и возможно более чистый, и заставить его действовать на струю наиболее желательным образом, воздушное пространство над водой внутри сосуда (азр!га!от Ьо!!!е) было настроено на тон камертона путем скольжения вдоль отверстия горлышка сосуда стеклянной пластинки так, что она частично закрывала горлышко Я 305).
Когда камертон удерживался над образованным таким способом резонатором, то давление, заставляющее вытекать струю, делалось переменным с частотой 85'/з и обертоны, насколько это возможно, исключались. Однако невооруженному глазу струя все еще казалась двойной, хотя при более тщательном исследовании один ряд капель был на взгляд определенно меньше, чем другой. Пользуясь вращающимся диском, дающим около 85 просветов в секунду, можно было уяснить себе действительное положение вещей я этом случае. Меньшие капли представляли собой шарики, и струя была единой в том же смысле, что и струи, создаваемые чистыми тонами с частотами 128 и 256. Увеличение размеров шарика следует, несомненно, приписать большей длине перешейка, основные же капли в данном случае в три раза больше по объему, чем в случае, когда струя находилась под действием камертона с частотой 256.
При еще более низких камертонах, привинченных к столу, число капель продолжает соответствовать второй компоненте основного тона. Вторая октава основного тона (64) дала 128 капель в секунду, а влияние первого тона было настолько слабо, что двойственность струи была лишь едва заметна. Ниже частоты 64 наблюдения не производились, и лаже при этой частоте попытки добиться единого потока капель были безуспешны.
362. Эксперименты Савара в этой области были далее развиты Бэллом, который показал, что струю можно заставить выполнять роль части телефонного приемника'). Внешние колебания могут сообщаться отверстию по веревочному телефону (9 156а). Резиновая мембрана, натянутая на верхний конец металлической трубки, принимает струю и передает колебания, вызываемые меняющимся прикосновением, полости за мембраной, с которой можно соединить ухо. диаметр и скорость струи должны быть приспособлены к общему характеру, то есть к частоте звуков, с которыми придется иметь дело. «Если мембрана удерживается под самым отвер- т) ней, Рдй Тгалат том !7?, стр, 383, !886.
3631 357 столкноввння клпвль стием, из которого струя вытекает, то в наушнике не будет слышно никакого звука; но по мере постепенного удаления приемной трубки вниз вдоль траектории струи станет слышен звук, соответствующий по высоте и качеству возмущающему звуку — если, разумеется, струя находится под таким давлением, что она в состоянии отвечать на все высокие тоны, которым обязан своим тембром возмущающий звук.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
