Файл: Перельман Я. И. - Занимательная физика. Книга 1 - 1983.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.10.2020
Просмотров: 3351
Скачиваний: 16
усиливается
,
если
закрыть
глаза
:
тогда
положительно
нельзя
определить
по
слу
-
ху
,
где
находятся
часы
.
Строители
средневековых
замков
нередко
создавали
такие
звуковые
курьезы
,
помещая
бюсты
либо
в
фокусе
вогнутого
звукового
зеркала
,
либо
у
конца
пере
-
говорной
трубы
,
искусно
скрытой
в
стене
.
На
заимствованном
из
ста
-
ринной
книги
XVI
века
,
можно
видеть
эти
хитроумные
приспособления
:
потолок
в
форме
свода
направляет
к
губам
бюста
звуки
,
приносимые
извне
трубой
;
ог
-
ромные
переговорные
трубы
,
замурованные
в
здании
,
приносят
разнообразные
звуки
со
двора
к
каменным
бюстам
,
размещенным
у
стен
одного
из
залов
.
Посе
-
тителю
такой
галереи
казалось
,
что
мраморные
бюсты
шепчут
,
напевают
и
т
.
п
.
Рис
. 151.
Звуковые
диковинки
в
древнем
замке
–
говорящие
бюсты
.
Звуки
в
театральном
зале
Кто
много
раз
посещал
различные
театры
и
концертные
залы
,
тому
хорошо
известно
,
что
в
смысле
слышимости
залы
бывают
с
хорошей
акустикой
и
с
пло
-
хой
акустикой
;
в
одних
помещениях
голоса
артистов
и
звуки
музыкальных
инст
-
рументов
внятно
слышны
на
далеком
расстоянии
,
в
других
–
звуки
даже
вблизи
воспринимаются
неотчетливо
.
Причина
этого
явления
очень
хорошо
изложена
в
книге
американского
физика
Вуда
«
Звуковые
волны
и
их
применения
»
*)
.
«
Любой
звук
,
произведенный
в
здании
,
довольно
долго
раздается
по
окончании
зву
-
чания
источника
;
вследствие
многократных
отражений
он
несколько
раз
обходит
кругом
здания
, –
а
тем
временем
раздаются
другие
звуки
,
и
слушатель
часто
не
в
состоянии
уло
-
вить
их
в
надлежащем
порядке
и
в
них
разобраться
.
Так
,
например
,
если
звук
длится
3
секунды
и
оратор
говорит
со
скоростью
трех
слогов
в
секунду
,
то
звуковые
волны
,
соот
-
ветствующие
9
слогам
,
будут
двигаться
по
комнате
все
вместе
и
создадут
полную
неразбе
-
риху
и
шум
,
из
-
за
которого
слушатель
не
сможет
понимать
оратора
.
Оказавшемуся
в
таких
условиях
оратору
остается
говорить
очень
разборчиво
и
не
слишком
громко
.
Но
обычно
ораторы
,
как
раз
наоборот
,
стараются
говорить
громко
и
этим
только
усиливают
шум
».
149
Еще
не
так
давно
сооружение
театра
с
хорошей
акустикой
считалось
делом
счастливой
случайности
.
В
настоящее
время
найдены
приемы
успешной
борьбы
*)
Эта
превосходная
книга
вышла
в
1934
г
.
в
русском
переводе
с
нежелательной
длительностью
звука
(
называемой
«
реверберацией
»),
которая
портит
слышимость
.
В
этой
книге
не
место
входить
в
подробности
,
интересные
только
для
архитекторов
.
Отмечу
лишь
,
что
борьба
с
плохой
акустикой
состоит
в
создании
поверхностей
,
поглощающих
излишние
звуки
.
Самым
лучшим
погло
-
тителем
звука
является
открытое
окно
(
как
лучшим
поглотителем
света
служит
отверстие
);
квадратный
метр
открытого
окна
принят
даже
за
единицу
,
которой
измеряется
поглощение
звука
.
Очень
хорошо
–
хотя
и
вдвое
хуже
,
нежели
от
-
крытое
окно
, –
поглощают
звуки
сами
посетители
театра
:
каждый
человек
равно
-
значен
в
этом
отношении
примерно
половине
квадратного
метра
открытого
окна
.
И
если
правильно
замечание
одного
физика
,
что
«
аудитория
поглощает
речь
оратора
в
самом
прямом
смысле
слова
»,
то
не
менее
верно
,
что
пустой
зал
не
-
приятен
для
оратора
также
в
непосредственном
смысле
слова
.
Если
поглощение
звука
слишком
велико
,
это
также
создает
ухудшенную
слышимость
.
Во
-
первых
,
чрезмерное
поглощение
приглушает
звуки
,
во
-
вторых
,
уменьшает
реверберацию
до
такой
степени
,
что
звуки
слышатся
как
бы
оборванными
и
производят
впечатление
некоторой
сухости
.
Поэтому
,
если
следует
избегать
слишком
длительной
реверберации
,
то
и
слишком
короткая
реверберация
также
нежелательна
.
Наилучшая
величина
реверберации
для
различных
залов
не
одинакова
и
должна
быть
установлена
при
проектировании
каждого
зала
.
В
театре
имеется
и
другой
предмет
,
интересный
с
точки
зрения
физики
:
суф
-
лерская
будка
.
Обратили
ли
вы
внимание
на
то
,
что
во
всех
театрах
она
имеет
одну
и
ту
же
форму
?
Это
оттого
,
что
суфлерская
будка
–
своего
рода
физический
прибор
.
Свод
будки
представляет
собой
вогнутое
звуковое
зеркало
,
имеющее
двоякое
назначение
:
задерживать
звуковые
волны
,
идущие
из
уст
суфлера
в
сто
-
рону
публики
,
а
кроме
того
,
отражать
эти
волны
по
направлению
к
сцене
.
Эхо
со
дна
моря
Долгое
время
человек
не
извлекал
из
эха
никакой
пользы
,
пока
не
продуман
был
способ
измерять
с
помощью
его
глубину
морей
и
океанов
.
Изобретение
это
возникло
случайно
.
В
1912
г
.
затонул
почти
со
всеми
пассажирами
огромный
океанский
пароход
«
Титаник
», –
затонул
от
случайного
столкновения
с
большой
льдиной
.
Чтобы
предупредить
подобные
катастрофы
,
пытались
в
туман
или
в
ночное
время
пользоваться
эхом
для
обнаружения
присутствия
ледяной
прегра
-
ды
впереди
судна
.
Способ
на
практике
себя
не
оправдал
,
зато
натолкнул
на
дру
-
гую
мысль
:
измерять
глубину
морей
с
помощью
отражения
звука
от
морского
дна
.
Мысль
оказалась
очень
удачной
.
На
вы
видите
схему
установки
.
У
одного
борта
корабля
помещается
в
трюме
,
близ
днища
,
патрон
,
порождающий
при
зажигании
резкий
звук
.
Звуко
-
вые
волны
несутся
сквозь
водную
толщу
,
достигают
дна
моря
,
отражаются
и
бегут
обратно
,
неся
с
собой
эхо
.
Оно
улавливается
чувствительным
прибором
,
установленным
,
как
и
патрон
,
у
днища
корабля
.
Точные
часы
измеряют
проме
-
жуток
времени
между
возникновением
звука
и
приходом
эха
.
Зная
скорость
зву
-
ка
в
воде
,
легко
вычислить
расстояние
до
отражающей
преграды
,
т
.
е
.
опреде
-
лить
глубину
моря
или
океана
.
150
151
Эхолот
,
как
назвали
эту
установку
,
совершил
на
-
стоящий
переворот
в
практике
измерения
морских
глубин
.
Пользование
глубомерами
прежних
систем
возможно
было
лишь
с
неподвижного
судна
и
тре
-
бовало
много
времени
.
Лотлинь
приходится
спус
-
кать
с
колеса
,
на
котором
он
намотан
,
довольно
мед
-
ленно
(150
м
в
минуту
);
почти
так
же
медленно
про
-
изводится
и
обратный
подъем
.
Измерение
глубины
в
3
км
этим
способом
отнимает
3/4
часа
.
С
помощью
эхолота
то
же
измерение
можно
произвести
в
не
-
сколько
секунд
,
на
полном
ходу
корабля
,
получая
при
этом
результат
,
несравненно
более
надежный
и
точный
.
Ошибка
в
этих
измерениях
не
превосходит
четверти
метра
(
для
чего
промежутки
времени
опре
-
деляются
с
точностью
до
3000-
й
доли
секунды
).
Если
точное
измерение
больших
глубин
имеет
важное
значение
для
пауки
океанографии
,
то
воз
-
можность
быстро
,
надежно
и
точно
определять
глу
-
бину
в
мелких
местах
является
существенным
под
-
спорьем
в
мореплавании
,
обеспечивая
его
безопас
-
ность
;
благодаря
эхолоту
судно
может
смело
и
бы
-
стрым
ходом
приближаться
к
берегу
.
В
современных
эхолотах
применяются
не
обыч
-
ные
звуки
,
а
чрезвычайно
интенсивные
«
ультразву
-
ки
»,
неслышимые
человеческим
ухом
,
с
частотой
порядка
нескольких
миллионов
колебаний
в
секун
-
ду
.
Такие
звуки
создаются
колебаниями
кварцевой
пластинки
(
пьезокварца
),
помещенной
в
быстропеременное
электрическое
поле
.
Жужжание
насекомых
Почему
насекомые
часто
издают
жужжащие
звуки
?
В
большинстве
случаев
у
них
вовсе
не
имеется
для
этого
никаких
особых
органов
;
жужжание
,
слышимое
только
при
полете
,
обусловлено
просто
тем
,
что
,
летая
,
насекомые
взмахивают
крылышками
несколько
сотен
раз
в
секунду
.
Крылышко
–
это
колеблющаяся
пластинка
,
а
мы
знаем
,
что
всякая
достаточно
часто
(
чаще
16
раз
в
секунду
)
ко
-
леблющаяся
пластинка
порождает
тон
определенной
высоты
.
Теперь
вы
поймете
,
каким
образом
удалось
узнать
,
сколько
именно
взмахов
делает
в
секунду
при
полете
то
или
иное
насекомое
.
Для
этого
достаточно
лишь
определить
по
слуху
высоту
издаваемого
насекомым
тона
,
потому
что
каждому
тону
отвечает
своя
частота
колебаний
.
С
помощью
«
лупы
времени
. 1)
удалось
установить
,
что
частота
взмахов
крыльев
у
каждого
насекомого
почти
неизменна
;
регулируя
полет
,
насекомое
изменяет
лишь
величину
взмаха
(«
ам
-
плитуду
»
колебаний
)
и
наклон
крыльев
;
число
взмахов
в
секунду
увеличивается
лишь
под
влиянием
холода
.
Вот
почему
и
тон
,
издаваемый
насекомым
при
поле
-
те
,
остается
неизменным
...
.
Найдено
,
например
,
что
комнатная
муха
(
издающая
при
полете
тон
F
)
делает
в
секунду
352
взмаха
крылышками
.
Шмель
взмахивает
220
раз
в
секунду
.
Пчела
,
издающая
тон
А
,
взмахивает
крыльями
440
раз
в
секунду
,
когда
она
летит
сво
-
Рис
. 152.
Схема
действия
эхолота
.
бодно
,
и
всего
330
раз
(
тон
В
),
когда
летит
нагруженная
медом
.
Жуки
,
порож
-
дающие
при
полете
более
низкие
тона
,
движут
крыльями
менее
проворно
.
На
-
против
,
комар
делает
крылышками
500-600
колебаний
в
секунду
.
Для
сравнения
заметим
,
что
пропеллер
самолета
делает
не
более
40
оборотов
в
секунду
.
Слуховые
обманы
Если
мы
почему
-
либо
вообразили
,
что
источник
легкого
шума
находится
не
вблизи
нас
,
а
значительно
дальше
,
то
звук
покажется
нам
гораздо
громче
.
По
-
добные
иллюзии
слуха
случаются
с
нами
довольно
часто
;
мы
только
не
всегда
обращаем
па
них
внимание
.
Вот
любопытный
случай
,
который
описал
в
своей
«
Психологии
»
американ
-
ский
ученый
Уильям
Джеймс
:
«
Однажды
поздно
ночью
я
сидел
и
читал
;
вдруг
из
верхней
части
дома
раздался
страшный
шум
,
прекратился
и
затем
,
черев
минуту
,
снова
возобновился
.
Я
вышел
в
зал
,
чтобы
прислушаться
к
шуму
,
но
он
там
не
повторился
.
Как
только
я
успел
вернуться
к
себе
в
комнату
и
сесть
за
книгу
,
снова
поднялся
тревожный
,
сильный
шум
,
точно
перед
началом
бури
.
Он
доносился
отовсюду
.
Крайне
встревоженный
,
я
снова
вышел
в
зал
,
и
снова
шум
прекратился
.
Вернувшись
во
второй
раз
к
себе
в
комнату
,
я
вдруг
открыл
,
что
шум
производила
своим
храпом
маленькая
собачка
,
спавшая
на
полу
!..
При
этом
любопытно
то
,
что
,
раз
обнаружив
истинную
причину
шума
,
я
уже
не
мог
,
несмотря
на
все
усилия
,
возобновить
прежнюю
иллюзию
».
Вероятно
,
читатель
сможет
припомнить
подобные
же
примеры
из
своей
жиз
-
ни
.
Мне
случалось
наблюдать
их
неоднократно
.
Где
стрекочет
кузнечик
?
Очень
часто
мы
ошибочно
определяем
не
расстояние
,
а
направление
,
в
каком
находится
звучащий
предмет
.
Уши
наши
довольно
хорошо
различают
,
раздался
ли
звук
выстрела
справа
или
слева
от
нас
(
Но
они
зачастую
бессильны
определить
положение
источника
звука
,
если
он
находится
прямо
впереди
или
позади
нас
(
выстрел
,
произведенный
впереди
,
нередко
слышится
как
донесшийся
сзади
.
Рис
. 153.
Где
произведен
выстрел
:
справа
или
слева
?
Мы
способны
в
таких
случаях
отличать
лишь
–
по
силе
звука
–
отдаленный
выстрел
от
близкого
.
Вот
опыт
,
который
может
нас
многому
научить
.
Посадите
кого
-
нибудь
на
стул
посреди
комнаты
с
завязанными
глазами
и
попросите
его
сидеть
спокойно
,
не
поворачивая
головы
.
Затем
,
взяв
в
руки
две
монеты
,
ударяйте
ими
одну
о
дру
-
152
гую
,
оставаясь
все
время
в
той
отвесной
плоскости
,
которая
«
рассе
-
кает
»
голову
вашего
гостя
пополам
,
между
его
глазами
.
Пусть
испы
-
туемый
попробует
угадать
место
,
где
щелкнули
монеты
.
Результат
получается
прямо
невероятный
:
звук
произведен
в
одном
углу
ком
-
наты
,
а
испытуемый
указывает
на
совершенно
противоположную
точку
!
Если
вы
отойдете
от
упомянутой
плоскости
симметрии
головы
в
сторону
,
ошибки
будут
уже
не
так
грубы
.
Это
и
понятно
:
теперь
звук
в
ближайшем
ухе
вашего
гостя
слышен
немного
раньше
и
громче
;
благодаря
этому
испытуемый
может
определить
,
откуда
исходит
звук
.
Этот
опыт
объясняет
,
между
прочим
,
почему
так
трудно
заметить
стрекочущего
в
траве
кузнечика
.
Резкий
звук
раздается
в
двух
шагах
от
вас
,
справа
от
дорожки
.
Вы
смотрите
туда
,
но
ничего
не
видите
;
звук
доносится
уже
слева
.
Поворачиваете
голову
туда
,
но
звук
уже
доносится
из
какого
-
нибудь
третьего
места
.
Чем
быстрее
поворачи
-
ваетесь
вы
в
сторону
стрекочущего
звука
,
тем
проворнее
совершают
-
ся
эти
прыжки
невидимого
музыканта
.
На
самом
деле
,
однако
,
насе
-
комое
сидит
на
одном
месте
;
его
изумительные
прыжки
–
плод
ваше
-
го
воображения
,
следствие
обмана
слуха
.
Ошибка
ваша
в
том
,
что
вы
поворачиваете
голову
,
помещая
ее
при
этом
как
раз
так
,
что
кузнечик
находится
в
плоскости
симметрии
вашей
головы
.
При
этом
условии
,
как
мы
знаем
,
легко
ошибиться
в
направлении
звука
:
стрекотание
кузнечика
раздается
впереди
нас
,
но
вы
по
ошибке
относите
его
в
противоположную
сторону
Отсюда
практический
вывод
:
если
хотите
определить
,
откуда
до
-
носится
звук
кузнечика
,
пение
кукушки
и
тому
подобные
отдаленные
звуки
,
не
поворачивайте
лица
на
звук
,
а
,
напротив
,
отворачивайте
его
в
сторону
.
Впрочем
,
мы
это
и
делаем
,
когда
,
как
говорится
, «
насто
-
раживаемся
».
Рис
. 154.
Где
произведен
выстрел
?
153