#физика

Что можно обнаружить, если внести в струю воздуходувки тонкостенную металлическую трубу и расположить её вдоль воздушного потока? Кажется, что воздух беспрепятственно пройдёт через трубу, и ничего интересного не произойдёт. Пока скорость струи невелика, мы слышим только шум воздуходувки. Но увеличим мощность, и появляется какой-то новый звук. Уберём трубу из потока, и звук исчезает. Вернём трубу, и звук появляется снова — значит, это поёт труба. Включим воздуходувку на полную мощность, и теперь труба гудит очень громко!

При малых скоростях потока в спектре звука трубы виден один высокий пик. Соответствующая длина волны в два раза больше длины трубы — это основная мода колебаний. А при больших скоростях в спектре появляется множество гармоник, кратных основной частоте: поток возбуждает собственные колебания воздушного столба внутри трубы. Закроем ладонью дальний конец трубы, и частоты основной моды и всех её гармоник уменьшаются в два раза, именно это предсказывает теория.

Но всё-таки, за счёт чего происходит раскачка звуковых колебаний? Резонанса здесь быть не может — нет никакой периодической внешней силы, которая могла бы действовать в такт с собственными колебаниями столба воздуха. Значит, это автоколебания! Но какой механизм поддерживает их в такой простой системе? Разобраться с этим вам поможет ролик «Парадокс сужающейся трубы».

А сейчас смотрите наш новый ролик «Акустический пульсатор», экспериментируйте и размышляйте вместе с нами и не забывайте ставить лайки!

P.S. По этой ссылке можно посмотреть выпуск «Акустический пульсатор» на удобной для вас платформе.

[Поддержите нас]