Дж.В. Стретт - Теория звука (1124008), страница 82
Текст из файла (страница 82)
«Она состоит из стеклянной трубки приблизительно в з/з дюйма (1 см) диаметром, сжатой в отверстии до '/<з дюйма (0,16 ем) в диаметре. Весьма сущест. венно, чтобы это отверстие было слегка Ч-образно... Нет ничего легче, чем сделать подобную горелку; необходимо только вытянуть на газовом пламени кусок стеклянной трубки и ножницами придать сжатию указанную форму». Однако значительно более поразительным является пламя высокого давления, примененное Тиндалем, Гзз подавался из специального резервуара под давлением примерно в 25 г.и водяного столба к очень малому отверстию (р!Впо!е) стеатитовой горелки, причем пламя увеличивалось по высоте, достигая примерно 40 еле. Под влиянием звука подходящей (очень высокой) частоты пламя гудит и спадает, <) Ргос.
Ма!я. Кос» том Х1, стр. 57, 1880; том Х1Х, стр. 67, !887. Автор надеется опубликовать з скором времени дополнение. з) Ке!ч!п, РЛ7!. Ма«т., том ХХ!Ч, стр. 188, 272, 1887. з) ).есоп1е, «Оп !Ие 1п!!Вепсе о! М«е!сз! Зоипд оп !йе 1»!Вше о! а ее! о! Соа!-йав», РЛ!!. Мах., том ХЧ, стр. 235, 1858. !Статья эта была помещена в Зи!Лыап'е Ап<ет!сап гоитпа1, январь 1858; русский перевод помещен в приложении к переводу книги Тнндаля «Звук», Прим. ред.) «) Ваггей, РЛ7!. Мал., том ХХХШ, стр, 216, 1867. 389 379) чувствитвльнов плАмя пожалуй, до половины первоначальной высоты '). Тиндаль показал, что чувствительным местом является основание пламени. Звук, подводимый по трубке, не эффективен, если он подается к пламени несколько выше, а также, если он подходит к горелке ниже места, откуда выходит пламя.
Тиндалю мы обязаны также доказательством того, что эти необычайные явления следует приписать не самому пламени как таковому, Такие же по существу явления получаются в случае, когда струя незажженного газа — углекислоты, водорода или даже воздуха — вытекает из отверстия под соответствующим давлением. Их можно сделать видимыми двумя способами. Путем прибавления дыма можно сделать видимым весь путь струи; при этом обнаружилось, что подходящие струи дыма могут даже превзойти пламена в чувствительности.
«Тоны, которые здесь эффективны, имеют значительно более низкую частоту, чем те, которые наиболее эффективны в случае пламени». Другой способ сделать видимой глазу чувствительность воздушной струи — это заставить ее касаться такого пламени, как, например, пламя свечи, которое просто играет роль индикатора. В чувствительном пламени проф.
Гови в) и Барри з) газ не горит у горелки, но загорается на внешней стороне проволочной сетки, удерживаемой на соответствующем расстоянии. На таком же принципе основано устройство, примененное автором 4). Струя светильного газа, выходящая нз горелки с малым отверстием, устремляется вертикально во внутренность полости, из которой воздух удален. Затем она проходит в латунную трубку длиною в несколько дюймов и по достижении верхушки зажигается в отверстии.
Передняя стенка полости образована гибкой мембраной из шелковой бумаги(1!Язве-рарег), сквозь которую внешние звуки могут достигать горелки. В этих случаях чувствительным агентом является незажженная часть струи. При этом способе горелка требует значительно меньшего давления газа, чем это необходимо в случае, когда пламени позволяют подойти к горелке, а звуки, которые оказывают наибольшее влияние, ниже. Пораженные аналогией меЯкду этими явлениями и явлениями, происходящими в водяных струях, исследованных Саваром и Плато, первые наблюдатели, повидимому, приходили к поспешному заключению, что и характер разбиения также одинаков — симметричен относительно оси; а проф.
Леконт зашел даже так далеко, что делал заключение о существовании силы сцепления в газах. Однако поверхностное натяжение требует весьма резкого перехода от одних свойств вещества к другим по обе стороны — такого, который может существовать только мгновенно, если имеется стремление к смешиванию, так ') Туппай, РД41. 4Иая., том ХХХШ, стр. 92, 375, 1867; йоипа, 3-е изд., гл. Ч!.
з) Ооя1, Тог!по, Айд Аса4). 6а1., том Ч, стр. 396, 1869. 4) Тупда11, Зоила, 3-е изд., стр. 240. 4) Саа4д Рдпд до«ь Ргас., том 1Ч, стр. 17, 1883. 390 ВихгеВое дВижение и ЧУВстВителы!Ые плАманА !Гл. хх! что кажется совершенно неправдоподобным, чтобы капиллярность играла здесь какую-нибудь заметную роль. Вопрос о характере разбиения — есть ли это постепенное увеличение узловатости или постепенное увеличение извилистости— имеет величайшее значение, и ответ в некоторых случаях все еще, пожалуй, сомнителен. Но то, что последнее вообще преобладает, следует из различных оснований.
Необходимость несимметричного отверстия, как это отметил Барретт, решительно свидетельствует в пользу такого предположения. Такое же заключение вывел Риду' ) на основании результатов некоторых остроумных опытов. Этот наблюдатель нашел, далее, что двойные пламена типа «рыбьего хвоста», образованные путем слияния направленных под малым углом друг к другу струй, выходящих из двух совершенно одинаковых стеклянных трубок, обнару>кивают чувствительность, зависящую от направления звука.
Если это направление лежит в плоскости симметрии, содержащей пламя !т. е. в плоскости, перпендикулярной к плоскости отверстий трубок), то пламя не реагирует. Даяге в случае длинного пламени высокого давления, выходящего из горелки с малым отверстием, когда, по всей видимости, как отверстие, так и плана (когда оно не возмущено) вполне симметричны, есть основание считать, что характер разбиения извилистый, или несимметричный. Пожалуй, наиболее легким путем, приводящим к такому ваключению, является исследование поведения пламени, предоставленного действию стоячих звуковых волн в таких, какие можно получить путем наложения на прямые волны, исходящие из источника, дающего чисть!й тон, волн, отраженных перпендикулярно от плоского препятствия, например от плоской стеклянной пластинки.
На основании аналогии с капиллярными струями, — аналогии, которая распространялась многими писавшими по этому вопросу дальше, чем это допускалось обстоятельствами,— пламя должно было бы возбуждаться, когда отверстие находится в уале, где давление изменяется сильнее всего, и оставаться индифферентным в пучности, где давление совершенно неизменяется. Нетрудно было экспериментально Я) показать, что фактически происходит как раз обратное.
Источником звука служил птичий манок (9 371), а наблюдения производились путем передвигания горелки вперед и назад перед отражателем до тех пор, пока не находилось положение, в котором пламя было наименее возмущено. Такие положения были очень хорошо определены, и измерения показали, что расстояния от отражателя пропорциональны натуральному ряду чисел: 1, 2, 3 и т. д., а следовательно, соответствуют узлам. Если бы эти положения совпадали с пучностями, то расстояния должны были бы образовать ряд, пропорциональный печатны в числам — 1, 3, 5 и т. д. Длина волны звука, определяе- !) К!дев!, !У«гиге, том ХЧ!!1, стр.
604, 1878, Я) Рлгд Мак., том Ч!1, етр. !53, !879, 370) 891 узлы и пучности мая двойным интервалом между последовательными минимумами, разнялась 31,3 4444, что соответствует высоте Уй т'. Несколько наблюдений было произведено в то же время над положениями молчания, оценивавшимися ухом, слушавшим звук сквозь трубу. Как и следовало ожидать, они совпадали с пучностями, деля пополам интервалы, образованные пламенем. Когда пламя находилось в положении минимального эффекта и свободный конец трубы удерживался вблизи горелки на одном и том же расстоянии от отражателя, то слышимый звук имел максимум, и он уменьшался, когда конец трубы несколько смещался в том илн другом направлении. Таким образом, было установлено, что пламя подвергается воздействию там, где звук не окавывал бы действия на ухо, и наоборот. Пламена, выходящие из горелок с малыми отверстиями, которые хорошо ведут себя в других отношениях, повидимому, всегда обнаруживают заметное различие в зависимости от направления, в котором приходит звук.
Если во время действия птичьего манка горелку непрерывно поворачивать вокруг ее осн, то можно найти два положения, отличающихся на 180', в которых ответ очень слабый илн его совсем нет. Эта особенность может иногда приниматься во внимание в экспериментах '). Так, после того, как сделано приспособление, благодаря которому прямой звук не оказывает действия, сильная вспышка может все же происходить в результате прихода внука от того же самого источника после отражения от небольшой стеклянной пластинки, которая удерживается в таком положении, что направление прихода звука образует угол в 90' с направлением прямого звука, — и это несмотря на т44, что расстояние, проходимое отраженным звуком, больше.
Тиндаль 4) выставляет в качестве существенного условия полного успеха наиболее тонких экспериментов с такими пламенами, «чтобы был открыт свободный путь для передачи кочебаний от пламени назад через газопровод, который питает его. Отверстия кранов близ пламени должны быть по возможности шире». Этот совет, пожалуй, более оправдан, чем обоснование, данное ему.
Проф. Барретт з) приписывает вредное действие частично открытого крана неправильному потоку и возникающему вследствие этого отталкиванию течения газа в трубке от стенки к стенке. В некоторых моих собственных экспериментах 4) введение в подающую трубку стеклянной насадки, делающей течение газа в высшей степени неправильным, не оказывало влияния, как не оказывали влияния и другие препятствия, если только они не сопровождались шипящими звуками. Вредное действие частично открытого крана естественно было, таким обра- 4) Ргос. йоу. )лг!., том Х!1, стр. 192, 1888; )таГиг«, том ХХХХХ!!1, стр.
208, 1888. з) Туп4)з!1, Рата Мау., том ХХХ!!1, стр. 99, 1867. а) Ваггегг, Рага Маж, гом ХХХ!!1, стр. 288, 1867. 4) Рдга Мал,. том Х111, стр. 345, 1882. 392 Вихгевое дВижение и чувствительные плАменА 1гл. хх! аом, приписать возникновению внутренних звуков такого типа, к которым пламя чувствительно, и этот взгляд подтверждался некоторыми наблюдениями над давлением газа в соседстве с горелкой. аНа пути газа были поставлены два крана, один — совсем недалеко аа ответвлением к манометру, а другой — отделенный от него резиновой трубкой значительной длины.
Когда первый кран был полностью открыт, а пламя подводилось близко к точке вспышки путем соответствующего регулирования дальнего крана, то чувствительность к внешним звукам была велика, и манометр указывал давление в 10 дюймов (25,4 слг) водяного столба. Но когда дальний кран оставался полностью открытым, а регулирование производилось другим краном, нельзя было получить высокой чувствительности; объяснение было очевидно и состояло в том, что пламя вспыхивало без внешнего возбуждения, в то время как давление все еще было на 1 дюйм (2,54 см) меньше того, которое было при горении без вспыхивания в первом приспособлении.
Открывая снова ближний кран полностью и регулируя дальний до тех пор, пока давление в манометре не достигло 9 дюймов (22,9 сж), можно было обнаружить, что пламя сравнительно нечувствительно. Наиболее непосредственное и удовлетворительное доказательство характера разбиения есть несомненно непосредственное наблюдение. Пользуясь струей фосфорного дыма, выходящего из стеклянного отверстия, и стробоскопическим диском, я сумел (1879) увидеть изгибы струи, когда она возмущается камертоном с частотою 256, колеблющимся в соседстве со струей' ). Кроме того, помещая отверстие точно в плоскость симметрии между ножками камертона, можно было убедиться, что необходимым возмущением является движение, поперечное к струе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
