oakustiki. Pervaya -- uderzhanie drejfuyushchego sudna nad skvazhinoj.
Gidroakusticheskie izluchateli-markery, raspolozhennye na dne okolo skvazhiny,
nepreryvno posylayut vverh zvukovye impul'sy. Po etim signalam na sudne
opredelyayut, v kakuyu storonu ego snosit otnositel'no skvazhiny, i
sootvetstvenno privodyat v dejstvie te ili inye podrulivayushchie ustrojstva.
Vtoraya zadacha poslozhnee. Dopustim, neobhodimo smenit' zatupivshijsya bur.
Buril'nuyu kolonku s novym burom opuskayut ko dnu. No podvodnye techeniya
otnosyat etu gibkuyu i dlinnuyu kolonku v storonu, kak otnosit veter pautinnuyu
nit' s visyashchim nad nej paukom. Privoditsya v dejstvie gidrolokacionnoe
ustrojstvo, nahodyashcheesya na konce kolonki. Na dal'nih rasstoyaniyah ot donnoj
skvazhiny izluchaemye ustrojstvom impul'sy imeyut otnositel'no bol'shuyu
prodolzhitel'nost'. |to rezhim poiska. Nashchupav po otrazhennomu signalu
skvazhinu, konec kolonki nachinaet priblizhat'sya k nej. Nastupaet rezhim tochnogo
navedeniya. Impul'sy uchashchayutsya, stanovyatsya koroche. V moment podhoda k
skvazhine srabatyvaet sootvetstvuyushchee ustrojstvo, i kolonka pogruzhaetsya v
skvazhinu.
Osvoenie okeana nemyslimo bez glubokovodnyh apparatov, kotoryh uzhe
teper' naschityvaetsya velikoe mnozhestvo. Svyazyvayutsya oni mezhdu soboj i s
obespechivayushchimi nadvodnymi sudami s pomoshch'yu gidroakusticheskogo telefona,
opredelyayut rel'ef dna i ego glubinnuyu strukturu s pomoshch'yu gidrolokacionnyh
"shchupalec".
Bol'she vsego pri osvoenii Mirovogo okeana uchenyh bespokoit sohranenie
ego biosfery. Velikij akvanavt nashego vremeni ZHak-Iv Kusto obratil k
chelovechestvu takie slova: "More sohranit svoi bogatstva tol'ko v tom sluchae,
esli budut soblyudeny biologicheskie zakony... Pora polozhit' predel
romanticheskoj epohe "tajn morya". Tajn morya net, ostalis' nasushchnye problemy,
kotorye sleduet razreshit'. My na poroge novoj ery, ery poiskov i
issledovanij!"
Gidroakusticheskie metody i pribory zajmut v etih poiskah dostojnoe
mesto.
ZVUKI V KOSMOSE?
My uslyshim polet vseh planet..
A.Blok
-- Akustika v kosmose? |to chto-to novoe, -- skazhet, vozmozhno, inoj...
akustik, ironicheski ulybayas', -- ved' v kosmose net dostatochno plotnoj
gazovoj sredy, v kotoroj mogut rasprostranyat'sya uprugie kolebaniya.
Odnako nachnem s signalov iz blizhnego kosmosa. Zagadochnye zvuki polyarnyh
svechenij... Svyazany oni s peremeshcheniyami oblastej ionizirovannogo gaza, no
tochnyj mehanizm ih vozniknoveniya do sih por ne raskryt. Inogda oni pohozhi na
udarnye zvukovye volny ot sverhzvukovyh samoletov. Nablyudalis' mnogokratnye
otrazheniya etih zvukov ot poverhnosti Zemli i ot neodnorodnostej verhnih
sloev atmosfery.
Iskusstvennye sputniki i rakety. |to uzhe nastoyashchij kosmos. Pri
prohozhdenii rakety "Apollon" nad Bermudskimi ostrovami na solidnoj vysote
188 kilometrov, gde, kazalos' by, plotnost' atmosfery nichtozhna (v
109 raz men'she, chem u poverhnosti Zemli), neodnokratno
registrirovalis' na ostrovah nizkochastotnye signaly, takzhe pohozhie na
zvukovye udary samoletov.
A chto vnutri raket, kosmicheskih korablej? Kosmonavt A. Nikolaev pri
polete na odnom iz "Soyuzov" tak opisyval svoi "akusticheskie" vpechatleniya:
"Pri spuske vnachale byl slyshen nebol'shoj shum, svist vysokogo tona. |tot ton
postepenno narastal i prevratilsya v gul rabotayushchego reaktivnogo dvigatelya,
zatem on pereshel kak by na forsazhnyj rezhim raboty dvigatelya samoleta s
sil'nym rokotom" ..
Kak vidno, v kosmicheskih ustrojstvah mogut vstrechat'sya vpolne "zemnye"
oshchushcheniya. |ta blizost' k zemnym oshchushcheniyam eshche usilitsya pri dlitel'nyh
poletah. Budet nadoedat' kosmonavtam postoyannyj shum dvigatelej, rabota
kotoryh neobhodima dlya zhizneobespecheniya obitatelej raket i vypolneniya
nauchnyh i inyh operacij. Potrebuyutsya raznoobraznye sredstva bor'by s shumami
i vibraciyami. Te zhe vibraciya i shum, kotorye sejchas ispol'zuyutsya dlya
diagnostiki i defektacii mehanizmov, opredeleniya stepeni ih
rabotosposobnosti i nadezhnosti, budut signalizirovat' o sluchajnyh
neispravnostyah v orbital'nyh laboratoriyah, naprimer pri stykovke kosmicheskih
korablej.
Na kosmicheskih snaryadah, v usloviyah nevesomosti, budut, kak izvestno,
poluchat' novye dikovinnye splavy i materialy. Vozmozhno, na pomoshch' pridet i
ul'trazvuk, smeshivayushchij, razdroblyayushchij malye chasticy zhidkih materialov.
Odnim slovom, zemnaya akustika budet vse bol'she zayavlyat' o sebe
kosmoplavatelyam. Kak ne zayavit', esli uzhe sejchas v nekotoryh stranah
razrabatyvayutsya proekty lunnyh gorodkov na sotni i tysyachi chelovek.
Pribor, ustanovlennyj na poverhnosti Luny, peredaet po radio na Zemlyu
svedeniya o zatuhanii zvuka v lunnyh porodah.
A chto delaetsya snaruzhi kosmicheskogo korablya, neposredstvenno vblizi ego
borta? Uzhe sejchas zdes' dejstvuet akustika, rabotaet strukturnyj zvuk.
Vystavlennaya za bort metallicheskaya membrana vosprinimaet udary nesushchihsya
navstrechu mikrometeoritov, kusochkov kosmicheskogo veshchestva. Kazhdyj udar
chasticy o membranu vozbuzhdaet ee kolebaniya, dannye o kotoryh s pomoshch'yu
indukcionnogo ili inogo datchika postupayut vnutr' korablya na schetnuyu
elektronnuyu shemu libo peredayutsya radioustrojstvom na Zemlyu. |tim sposobom
kanadskie uchenye ocenili znacheniya mikrometeoritnoj aktivnosti v funkcii ot
vysoty rakety nad Zemlej.
Luna, planety solnechnoj sistemy i ih estestvennye sputniki. Zdes' --
razdol'e dlya akustikov-geofizikov, a na teh planetah, gde est' atmosfera, --
i dlya atmosfernyh akustikov. Ustanovlennoe na Lune amerikanskimi
astronavtami ustrojstvo pozvolilo sdelat' interesnejshee otkrytie: vremya
reverberacii (poslezvuchaniya) kolebanij v porodah lunnogo grunta priblizhaetsya
k minute. Luna zvuchit, kak cerkovnyj kolokol! Poka eshche ne dano ob®yasneniya
etomu yavleniyu.
Byla izmerena i skorost' rasprostraneniya zvuka v lunnyh porodah.
Kogda-to velikij nasmeshnik, master paradoksov i ironicheskih sentencij |razm
Rotterdamskij pisal, chto "...luna sostoit iz zaplesnevelogo syra..." Dva
evropejskih geofizika ne pozhaleli vremeni na to, chtoby izmerit' skorost'
prodol'nyh voln v ... syrah iz Italii, SHvejcarii, SSHA, Norvegii. Vozmozhno,
kak o kur'eze, oni soobshchili, chto skorost' zvukovyh voln v etih syrah (ot 1,6
do 2,1 kilometra v sekundu) sootvetstvuet nizhnemu predelu skorosti
rasprostraneniya zvuka v lunnyh porodah.
Nesomnenno, uzhe v blizhajshee vremya budut doskonal'no izucheny
akusticheskie svojstva porod na poverhnosti Venery i Marsa. A v atmosfere
Venery s ee chudovishchnoj plotnost'yu vozmozhno sushchestvovanie zvukov ogromnoj
intensivnosti.
Plazma -- odno iz sostoyanij uprugogo veshchestva. Uzhe proizvodilis' opyty
po vozbuzhdeniyu mehanicheskih zvukovyh kolebanij v plazmennyh shnurah
ustanovok, v kotoryh imeyutsya usloviya dlya vozniknoveniya termoyadernoj reakcii.
Poetomu kogda pri issledovanii pyaten na Solnce byli obnaruzheny kolebaniya
nizkoj chastoty s dlinoj volny poryadka 2500 kilometrov i na osnovanii
nekotoryh dannyh bylo vyskazano predpolozhenie, chto eti volny imeyut zvukovoe,
a ne magnitnoe proishozhdenie, to eta versiya ne vstretila u uchenyh osobyh
vozrazhenij.
Kak vidim, v akusticheskih problemah v kosmose uzhe segodnya net
nedostatka. Pervuyu stranicu kosmicheskoj akustiki mozhno schitat' otkrytoj. No
pytlivyj um issledovatelej uglublyaetsya v sovsem uzhe ne izvedannye prostory
mirozdaniya. Odin yaponskij zhurnal v 1973--1974 godah opublikoval cikl statej
o generacii zvuka ni mnogo ni malo kak v pervichnoj turbulentnosti...
rasshiryayushchejsya Vselennoj; edva li kto-nibud' zadumyvalsya ran'she o vozmozhnosti
sochetaniya akustiki i kosmogonii.
ZVUKOVAYA |NERGIYA USHLA,
A GROMKOSTX ZVUKA VOZROSLA??
Po-vidimomu, otzvuk (eho) sushchestvuet vsegda, no ne vsegda otchetlivo
vyrazhen
Aristotel'. O dushe
Govorya ob udivitel'nom v mire zvuka, nel'zya obojti vnimaniem
svoeobraznye, kazhushchiesya na pervyj vzglyad paradoksal'nymi yavleniya na granicah
sred s sil'no raznyashchimisya akusticheskimi soprotivleniyami.
Hotya my ne hoteli by dokuchat' chitatelyu formulami, no bez neskol'kih
prostejshih opredelenij osnovnyh akusticheskih velichin vse zhe ne obojtis'.
Kogda volna prodol'naya, to est' napravlenie kolebanij chastic sredy sovpadaet
s napravleniem rasprostraneniya volny, to peremennoe (zvukovoe) davlenie v
nej r svyazano s kolebatel'noj skorost'yu chastic v vyrazheniem
r = Zv,
gde koefficient proporcional'nosti Z predstavlyaet soboj akusticheskoe
soprotivlenie sredy, ravnoe proizvedeniyu plotnosti sredy na skorost'
rasprostraneniya zvuka v nej (ne putat' so znachitel'no men'shej po velichine
v!). |lektroakustiki sklonny imenovat' privedennoe vyrazhenie "akusticheskim
zakonom Oma", hotya ono poyavilos' ran'she rabot Oma. "Udobnee zapominat'", --
utverzhdayut oni. Mozhet byt', eto i spravedlivo dlya sovremennogo obshchestva, v
kotoroe elektrotehnika vnedrilas' ves'ma shiroko.
Vtoraya formula otnositsya k opredeleniyu intensivnosti ili, chto to zhe,
sily zvuka, predstavlyayushchej soboj potok zvukovoj energii cherez edinicu
ploshchadi fronta volny v edinicu vremeni:
J=0,5p2/Z=0,5v2Z
Vooruzhennye etimi dvumya nachal'nymi bukvami akusticheskoj azbuki,
pristupim k interesuyushchemu nas voprosu o yavleniyah na granicah raznorodnyh
sred.
Pust' zvuk proizvol'noj chastoty padaet po normali iz sredy s malym
akusticheskim soprotivleniem (naprimer, vozdushnoj) na granicu sredy s bol'shim
akusticheskim soprotivleniem (voda, kirpichnaya kladka i t. p.). Odnim iz
interesnyh, hotya, byt' mozhet, eshche i ne porazhayushchih nas fenomenov, yavlyaetsya
to, chto v etu vtoruyu sredu peredaetsya peremennoe (zvukovoe) davlenie, pochti
vdvoe prevyshayushchee zvukovoe davlenie v pervoj srede.
Neslozhnyj fiziko-matematicheskij vyvod podtverdil by eto. No, byt'
mozhet, chitatelya ubedit sovsem uzh prostaya demonstraciya (imeyushchaya, soglasimsya,
skoree mnemonicheskij, chem fizicheskij harakter). Demonstrator, kotorym mozhet
byt' vsyakij lektor, obhoditsya samymi chto ni na est' elementarnymi sredstvami
(ih mozhno bylo by nazvat' podruchnymi, esli by vmesto ruk zdes' ne
figurirovali nogi). CHelovek, na vremya perevoplotivshijsya v zvukovuyu volnu
(pochemu by i ne voobrazit' takoe?), bystro priblizhaetsya v komnate k
kapital'noj stene. U nee on mgnovenno povorachivaetsya krugom, izobrazhaya
teper' uzhe otrazhennuyu volnu. No chtoby ne udarit'sya o stenu kakoj-libo
chuvstvitel'noj chast'yu tela, on upiraetsya v nee podoshvoj nogi. YAsno, chto
material steny ispytyvaet pri etom dovol'no znachitel'nyj impul's davleniya,
kotoroe rasprostranyaetsya s opredelennoj skorost'yu ot mesta vozmushcheniya.
Akusticheskoe soprotivlenie vody priblizitel'no v 3600 raz bol'she
akusticheskogo soprotivleniya vozduha. I zdes' sleduet ozhidat' uvelicheniya
zvukovogo davleniya po sravneniyu s davleniem v vozdushnoj srede. M. A.
Isakovich v svoem kurse akustiki ukazyvaet na temperaturnye i inye yavleniya,
prepyatstvuyushchie udvoeniyu davleniya vo vtoroj srede. To ili inoe uvelichenie
zvukovogo davleniya vse zhe nablyudaetsya eksperimental'no.
No raz vozroslo davlenie, to uvelichilas' i gromkost' zvuka, ibo
sluhovye apparaty bol'shinstva zhivyh sushchestv reagiruyut imenno na velichinu
zvukovogo davleniya, a, naprimer, ne zvukovoj energii. Takim obrazom, dan
otvet na odnu iz chastej zagolovka glavy, hotya mozhno priznat', pozhaluj, chto
nichego osobenno udivitel'nogo my poka eshche ne uzreli.
|to udivitel'noe usmatrivaetsya iz sopostavleniya poluchennogo rezul'tata
s velichinoj zvukovoj energii, proshedshej vo vtoruyu sredu. Vtoraya iz
privedennyh vyshe formul srazu daet nuzhnyj otvet. Pust' zvukovoe davlenie
uvelichitsya dazhe v 2 raza, togda chislitel' v vyrazhenii intensivnosti zvuka
vozrastet v 4 raza. No vvidu togo chto znamenatel' odnovremenno umen'shitsya v
tysyachi raz, zvukovaya energiya vo vtoroj srede budet nichtozhnoj. Tak, v vodu iz
vozduha prohodit lish' malaya dolya procenta energii padayushchej volny, a,
naprimer, v skalu, v betonnyj massiv -- i togo men'she. Zvukovaya energiya,
takim obrazom, pochti polnost'yu otrazhaetsya ot granicy razdela sredy s bol'shim
akusticheskim soprotivleniem.
Mozhet vozniknut' vopros, pochemu nyryal'shchikov ne oglushayut kriki s berega?
Ih spasayut ot zvukovoj peregruzki izoliruyushchie zvuk vozdushnye probki, vsegda
ostayushchiesya v sluhovom prohode pogruzhennogo v vodu cheloveka. Da i ryby, ne
imeyushchie podobnyh zvukoizolyatorov, vosprinimayut otchetlivo lish' zvuki v
predelah dostatochno uzkogo konusa. Pri ugle padeniya bolee 13° proishodit
polnoe otrazhenie zvuka ot poverhnosti vody.
Rassmotrim eshche, hotya by dlya kontrasta, chto delaetsya na granice
rassmatrivaemoj sredy s drugim parametrom kolebatel'nogo processa --
kolebatel'noj skorost'yu chastic. Na eto dast otvet srednyaya chast' vtoroj
formuly. Poskol'ku v sredu peredalas' nichtozhnaya chast' zvukovoj energii, a
akusticheskoe soprotivlenie sredy ves'ma veliko, eto mozhet byt' lish' pri
nichtozhnoj kolebatel'noj skorosti, znachenie kotoroj v pravoj chasti formuly
vhodit mnozhitelem v vyrazhenie akusticheskogo soprotivleniya.
I zdes' mozhno provesti analogiyu s mechushchimsya po komnate lektorom. Pri
vsem zhelanii on ne v sostoyanii raskachat' nogoj kirpichnuyu stenu, to est'
kolebatel'naya skorost' vo vtoroj srede blizka k nulyu.
U lyuboznatel'nogo chitatelya mog by vozniknut' eshche vopros: a chto budet
nablyudat'sya pri obratnom perehode zvuka -- iz sredy s ves'ma bol'shim
akusticheskim soprotivleniem v sredu s malym akusticheskim soprotivleniem?
Na granice sredy s bol'shim akusticheskim soprotivleniem zvukovoe
davlenie pochti udvaivaetsya (hotya v nee perehodit lish' nichtozhnaya chast'
zvukovoj energii). Krichat' nad poverhnost'yu vody -- vernyj sposob raspugat'
ryb, sluhovoj apparat kotoryh, kak i u bol'shinstva zhivyh sushchestv, reagiruet
na velichinu zvukovogo davleniya.
Mozhno pokazat', chto i v etom sluchae perejdet lish' nichtozhnaya chast'
zvukovoj energii, no zdes' uzhe kolebatel'naya skorost' vo vtoroj srede budet
blizka k udvoennomu znacheniyu, a zvukovoe davlenie v nej blizko k nulyu. Vot
pochemu do nas ne donositsya v vozduhe zvuk ot udara odnogo kamnya o drugoj
(hotya nyryal'shchik, prodelyvayushchij eto, sam slyshit dovol'no intensivnyj shum,
nesmotrya dazhe na izoliruyushchie vozdushnye probki v ushah),
A chto zhe nash demonstrator, mozhet li on predlozhit' dlya etogo sluchaya
kakuyu-libo "mnemonicheskuyu model'"? Esli on prikrepit vertikal'no k nozhkam
stola list plotnoj bumagi (kotoraya v dannom sluchae budet izobrazhat' pervuyu
sredu -- s bol'shim akusticheskim soprotivleniem) i ego noga, po-prezhnemu
predstavlyayushchaya zvukovuyu volnu, prorvet etot list, to yasno, chto skorost' nogi
v moment proryva vozrastet, no poskol'ku za listom noga vstrechaet vozdushnuyu
sredu, ne okazyvayushchuyu nikakogo soprotivleniya, to net i uslovij dlya
vozniknoveniya davleniya v etoj srede.
Vot kakie metamorfozy zvukovoj volny vozmozhny na granicah raznorodnyh
sred.
KOGDA REZONATOR USILIVAET
I KOGDA OSLABLYAET ZVUK
Rezonans -- rezkoe vozrastanie amplitud... kolebanij, nastupayushchee pri
priblizhenii chastoty... vneshnego vozdejstviya k chastote odnogo iz normal'nyh
kolebanij, svojstvennyh dannoj kolebatel'noj sisteme.
Fizicheskij slovar'
Nekto smotrel iz ukrytiya, kak dva l'va vcepilis' v telo drug druga. Na
moment on otvernulsya i kogda vnov' vzglyanul na mesto boya, to uvidel, chto
protivniki ischezli: oni s®eli drug druga. Na zemle vidnelis' lish' ostavshiesya
ot nih hvosty...
Iz sovremennoj skazki
Komu ne izvestno, chto takoe rezonans? "Rezonans -- eto kogda sil'no
motaet",-- skazal odin student, ne podozrevaya, vprochem, chto izlagaet
zhitejskim yazykom opredelenie fizicheskogo slovarya. Intelligent s bol'shim
chitatel'skim stazhem uzhe privedet primer vrednyh posledstvij rezonansa:
"Znaete, pochemu razrushilsya Egipetskij most v Peterburge? Potomu, chto
voinskaya chast', prohodivshaya po nemu, ne smenila komandy "v nogu". Proizoshla
usilennaya vibraciya, i vot..."
My, v svoyu ochered', privedem eshche odin, menee izvestnyj primer
posledstvij rezonansa. 2 marta 1905 goda utrom v den' predstoyavshego
zasedaniya II Gosudarstvennoj dumy obvalilsya potolok v glavnom zale
Tavricheskogo dvorca. Prichina -- rabota nebol'shogo elektroventilyatora na
cherdake, vklyuchennogo dlya provetrivaniya zala pered zasedaniem Dumy,
Aleksandr Grin, kotorogo znayut kak avtora romanticheskih i
priklyuchencheskih povestvovanij, byl ne chuzhd i zhanru satiry. CHerez neskol'ko
dnej posle opisannogo sobytiya v odnoj iz stolichnyh gazet poyavilas' ego
"|legiya", napisannaya v manere stihotvoreniya Lermontova "Kogda volnuetsya
zhelteyushchaya niva". Satira Grina nachinalas' tak:
Kogda volnuetsya krasneyushchaya Duma
I potolok treshchit pri zvuke veterka...
Koncovka tozhe sozvuchna lermontovskim strokam:
...Togda smiryaetsya dushi moej trevoga;
I zataiv mechty o vole i zemle,
I istrebiv morshchiny na chele,
Skvoz' potolok ya vizhu boga! ...
|to edva li ne edinstvennaya stihotvornaya oda rezonansu, hotya i
porozhdennaya glavnym obrazom politicheskimi prichinami.
No pochemu zhe vse-taki most ne obrushivaetsya i potolok ne treshchit v
otsutstvie rezonansa? V prostejshej uprugoinercionnoj sisteme vyshe ili nizhe
chastoty rezonansa soprotivleniya kolebatel'nomu dvizheniyu uprugogo ili
sootvetstvenno inercionnogo elementa dostatochno veliki. Lish' na chastote
rezonansa eti vzaimno protivodejstvuyushchie soprotivleniya tainstvennym dlya
neposvyashchennogo obrazom "s®edayut" drug druga (sovsem kak skazochnye l'vy v
epigrafe), i ostaetsya lish' "hvostik" -- soprotivlenie treniya, kotoroe vsegda
men'she soprotivleniya uprugosti i massy. Amplituda kolebanij sistemy
uvelichivaetsya vo mnogo raz, chto i mozhet privesti k pechal'nym posledstviyam.
O yavleniyah rezonansa v mehanicheskih sistemah uzhe govorilos' vyshe.
Perejdem k ustrojstvu, v kotorom osushchestvlyaetsya rezonans akusticheskih
elementov. |to prostejshij rezonator Gel'mgol'ca -- sosud, podobnyj kolbe.
Vozdushnaya probka v gorle sosuda yavlyaetsya akusticheskim elementom massy,
vnutrennyaya polost' rezonatora -- elementom uprugosti. Pri rezonanse
uvelichivayutsya kolebaniya vozdushnoj probki, v takt etomu vozrastaet
kolebatel'noe davlenie vo vnutrennej polosti rezonatora po sravneniyu s
davleniem v svobodnom pole. Zvukovuyu energiyu dlya usilennyh kolebanij
rezonator otbiraet iz okruzhayushchego ego zvukovogo polya.
Esli k polosti rezonatora podvesti trubku, drugoj konec kotoroj
prilozhit' k uhu, to mozhno ubedit'sya v usilivayushchem dejstvii rezonatora. Takoe
ustrojstvo primenyalos' dlya pomoshchi lyudyam s oslablennym sluhom. Nabory
rezonatorov ispol'zovalis' v pervyh analizatorah zvukovyh spektrov. Kazhdyj
iz rezonatorov byl nastroen na svoyu chastotu i vydelyal v slozhnom zvukovom
spektre sootvetstvuyushchuyu spektral'nuyu sostavlyayushchuyu.
Peshchera s uzkim naruzhnym vhodom tozhe sluzhit rezonatorom. On usilivaet
zvuki osobenno nizkih chastot; turisty i speleologi znayut, kak sil'no
otdayutsya udary groma v podobnyh peshcherah.
Vprochem, dlya osushchestvleniya rezonansa sovsem ne obyazatel'no imet' uzkij
i dlinnyj vhod. Rezonatorom mozhet sluzhit' lyubaya dostatochno glubokaya nisha,
pust' dazhe odinakovogo poperechnogo secheniya. Dal'nyaya, primykayushchaya k zhestkoj
stenke chast' ee sluzhit uprugost'yu, a ob®em, granichashchij s naruzhnym
prostranstvom, -- massoj. Perehod ot massy k uprugosti zdes' bolee plavnyj,
chem v kolboobraznom sosude.
Lyubaya butylka, ne zapolnennaya zhidkost'yu,-- tozhe rezonator; ubedit'sya v
etom netrudno. Odin sovremennyj anglijskij akustik, v chastnosti, rassmotrel
ee rezonansnye svojstva v monografin "Akustika vinnoj butylki". Nesmotrya na
igrivoe nazvanie, eto -- ser'eznaya nauchnaya rabota, vozmozhno, ne stol'
znachitel'naya, kak tvorenie velikogo Keplera "Stereometriya vinnyh bochek", no
uzhe ne ustupayushchaya issledovaniyu pochti nashego sovremennika CH. Bojsa "Myl'nye
puzyri", kotoroe schitaetsya klassicheskim.
Itak, rezonator usilivaet zvuk, eto sovershenno yasno, ne pravda li?
Odnako, kak by eto stranno ni zvuchalo dlya nekotoryh, rezonator prezhde
vsego... pogloshchaet, to est' oslablyaet zvuk. Protivorechie zdes' kazhushcheesya.
Vse delo v tom, o kakom parametre kolebatel'nogo processa vesti rech'. Da, v
polosti rezonatora usilivaetsya v toj ili inoj stepeni zvukovoe davlenie. No
pri etom v nem vsegda pogloshchaetsya opredelennaya zvukovaya energiya. V kakoj-to
mere v etom smysle rezonator mozhno sravnit' s elektricheskim transformatorom.
Vo vtorichnoj obmotke povyshayushchego transformatora uvelichivaetsya elektricheskoe
napryazhenie po sravneniyu s napryazheniem v pervichnoj obmotke. No v to zhe vremya
transformator, k sozhaleniyu, pogloshchaet chast' elektricheskoj energii vsledstvie
nagreva obmotok, vihrevyh tokov v serdechnike i t. p.
|lektriki starayutsya, naskol'ko vozmozhno, umen'shit' eti poteri. To zhe
delali i akustiki, sozdavaya rezonatory s ochen' vysokoj dobrotnost'yu dlya
vydeleniya otdel'nyh sostavlyayushchih v spektre analiziruemogo zvuka. No vot
komu-to prishla v golovu ideya uvelichit' pogloshchenie v akusticheskom rezonatore
s cel'yu oslableniya zvuka vblizi rezonatora. Tak rodilos' novoe napravlenie v
teorii i tehnike zvukopogloshcheniya -- rezonansnoe zvukopogloshchenie.
Celyj ryad uchenyh v raznyh stranah otdal emu dan': v SSSR -- S. N.
Rzhevkin, M. S. Ancyferov, V. S. Nesterov i drugie, v SSHA -- U. Mak Nejr, v
Anglii -- E. Peris, v Danii -- F. Ingerslev. Rezonansnoe zvukopogloshchenie
osushchestvlyaetsya v bolee ili menee uzkoj oblasti otnositel'no nizkih chastot.
Mozhno rasshirit' ee, primeniv nabor rezonatorov, nastroennyh na razlichnuyu
chastotu. No esli potrebuetsya oslablyat' zvuk na bolee vysokih chastotah,
pridetsya primenit' poglotiteli drugogo roda, o kotoryh eshche budet skazano
nizhe.
Kak zhe prakticheski osushchestvlyat' ustrojstvo rezonansnogo pogloshcheniya dlya
oslableniya zvuka v pomeshcheniyah? Neuzheli vmazyvat' v steny kolbo- ili
butylkoobraznye sosudy? Net, sovremennaya stroitel'naya praktika nashla bolee
udobnye konstrukcii. Na nekotorom rasstoyanii ot steny ili potolka pomeshcheniya
ustanavlivaetsya bolee ili menee tolstyj perforirovannyj list. Otverstiya v
liste igrayut rol' gorlyshek rezonatorov Gel'mgol'ca, a prostranstvo mezhdu
listom i stenkoj -- rol' polostej.
Teper' voznikaet sleduyushchij vopros: gde razmestit' dopolnitel'nyj
zvukopogloshchayushchij element, uvelichivayushchij poteri v rezonatore? V rajone
gorlyshka rezonatora kolebatel'naya skorost' chastic sredy naibol'shaya i,
sledovatel'no, naibol'shimi budut poteri na trenie. Zdes' i pomeshchayut sloj
voloknistogo materiala ili tolstoj tkani, kotoryj s uspehom vypolnyaet
funkciyu poglotitelya zvuka.
Takimi ili podobnymi sistemami rezonansnogo pogloshcheniya mozhno
oborudovat' steny ili potolki pomeshchenij. Vmesto perforirovannyh panelej
inogda ustanavlivayut nabory vertikal'nyh reek s zazorom otnositel'no drug
druga. Poluchaetsya tak nazyvaemyj shchelevoj rezonansnyj poglotitel', kotoromu
mozhno pridat' ochen' krasivyj vid, sootvetstvuyushchij sovremennym arhitekturnym
tendenciyam.
Izvestno, chto dlya horoshego vospriyatiya muzyki i rechi zal dolzhen imet' tu
ili inuyu stepen' gulkosti; akustiki v etom sluchae govoryat o "vremeni
reverberacii pomeshcheniya". Vremya reverberacii mozhno menyat', ustanavlivaya
dopolnitel'nye zvukopoglotiteli, v tom chisle rezonansnye.
Sam zal, sobstvenno, eto tozhe rezonator. No, v otlichie ot rezoniruyushchih
sosudov, u nego mnogo sobstvennyh chastot. CHashche trebuetsya, kak tol'ko chto
skazano, zaglushat' kolebaniya na etih chastotah, no inogda zal sam po sebe
okazyvaetsya zaglushennym v toj ili inoj oblasti chastot; dlya bolee polnogo
zvuchaniya muzyki, vokal'noj rechi trebuetsya vydelit' eti oblasti chastot.
Vstaet vopros o "podderzhivaemom" rezonanse zala. Takoj podderzhivaemyj s
pomoshch'yu elektroakusticheskoj apparatury rezonans osushchestvlen, naprimer, v
zale Rojyal Festival' Holl v Londone.
Kolboobraznye sosudy, razlichnye nishi i vpadiny, dazhe, nakonec, celye
pomeshcheniya, -- vse eto kak-to eshche soobrazuetsya s predstavleniem o rezonansnyh
sistemah. No est' rezonatory i tam, gde trudno eto predpolozhit'. CHto by vy
skazali o puzyr'ke vozduha ili gaza v zhidkosti, naprimer, v stakane s
narzanom? Nemeckij akustik |. Mejer, pervyj laureat zolotoj medali imeni
velikogo fizika Releya, otkryl eto eshche v 30--40-e gody. Uprugim elementom v
rezoniruyushchem puzyr'ke sluzhit ob®em gaza, a inercionnym -- massa vody,
uchastvuyushchaya v kolebaniyah vneshnej poverhnosti puzyr'ka. Prinimaya v 1971 godu
ot Anglijskogo akusticheskogo obshchestva medal' imeni Releya, Mejer v otvetnoj
rechi soobshchil, chto zvukopogloshchayushchie puzyr'ki v zhidkosti, delayushchie "gluhim"
zvenevshij do etogo hrustal'nyj bokal s shipuchim shampanskim, podskazali emu
ideyu podvodnogo zvukopoglotitelya iz sloya plastmassy s vnutrennimi vozdushnymi
polostyami. On ne preminul otmetit', chto podobnyj gidroakusticheskij
zvukopoglotitel', nazvannyj im "Al'berihom", ispol'zovalsya na gitlerovskih
podvodnyh lodkah dlya zashchity ot obnaruzheniya ih gidrolokatorami soyuznikov.
V poslednee vremya rumynskij uchenyj Grumezesku mnogo zanimalsya voprosami
vzaimodejstviya rezoniruyushchih sistem so zvukovym polem. Plodom rabot
Grumezesku yavilsya prochitannyj im na odnom iz poslednih kongressov po
akustike prostrannyj doklad, nazvanie kotorogo my pochti doslovno povtorili v
zagolovke etogo razdela. Iz doklada chitatel' mozhet uznat' eshche i o drugih
interesnyh primerah usileniya i pogloshcheniya zvuka razlichnymi rezonatorami,
CHTO VZYATX DLYA IZOLYACII ZVUKA:
VATNOE ODEYALO ILI KROVELXNOE ZHELEZO?
Tebe udivlyat'sya nimalo ne nado,
CHto skvoz' pregrady, glazam
nichego ne dayushchie videt',
Zvuki dohodyat do nas i
kasayutsya nashego sluha.
Lukrecii Kar. O prirode veshchej Kn.4
Massu stenki uvelichim v
desyat' raz --
Vtroe-vchetvero shum snizitsya u nas
(Predlagaetsya v kachestve horovodnoj )
Raskroem citirovannoe v epigrafe tvorenie rimskogo
filosofa-materialista i pisatelya Lukreciya, Esli izvlech' iz etogo tvoreniya
vse vyskazyvaniya, kasayushchiesya zvuka, to mozhno iz nih odnih sostavit'
nebol'shuyu, no polnuyu interesnyh nablyudenij knigu po akustike. I privedennoe
nami izvlechenie kak by ubezhdaet chitatelya: da, ne nuzhno udivlyat'sya, dazhe
kamennye steny mogut propuskat' zvuk.
Do pory do vremeni chelovechestvo kak-to mirilos' s etim. No po mere
rosta "akusticheskoj zagryaznennosti" sredy, uvy, neizmenno soputstvuyushchego
razvitiyu civilizacii, usililas' neobhodimost' issledovat' process
prohozhdeniya zvuka cherez razlichnye ograzhdeniya i nauchit'sya po vozmozhnosti
prepyatstvovat' etomu processu.
Intuitivno mozhno bylo predpolagat', chto v yavlenii izolyacii, to est'
"nepropuskaniya", zvuka znachitel'nuyu rol' igraet massa lyuboj stroitel'noj
konstrukcii -- stenki, pola i t. p. A. SHoh dal etomu strogoe dokazatel'stvo.
No odno delo fizicheskie velichiny-- zvukovoe davlenie, zvukovaya energiya,
prohodyashchie cherez stenku, i sovsem drugoe delo -- imeyushchij pri etom mesto
fiziologicheskij effekt, t.e. snizhenie oshchushcheniya gromkosti shuma za stenkoj. Vo
vtoroj chasti knigi fiziologicheskoj akustike budet udeleno dostatochnoe
vnimanie, zdes' zhe my otmetim lish', chto pri uchete snizheniya gromkosti shuma v
delo neizbezhno vmeshivaetsya logarifmicheskij zakon. A etot zakon v voprosah
zvukoizolyacii vedet k dovol'no ser'eznym posledstviyam s tochki zreniya massy
konstrukcij.
Pust' imeetsya ves'ma legkaya zvukoizoliruyushchaya stenka (skazhem, massa ee
na edinicu ploshchadi ne prevyshaet 1 kilogramma na kvadratnyj metr), i my, s
cel'yu uvelicheniya zvukoizolyacii, zamenim ee vdesyatero bolee tyazheloj stenkoj,
t. e. s udel'noj massoj 10 kilogrammov na kvadratnyj metr. Gromkost' shuma
kakogo-libo akusticheskogo istochnika, nahodyashchegosya za stenkoj, umen'shitsya v
opredelennoe chislo raz (ne privodya ob®yasnenij, kotorye nas zaveli by daleko,
ukazhem, chto eta gromkost' umen'shitsya ne bolee chem v 3--4 raza). No vot beda,
okazalos', chto eto umen'shenie gromkosti nedostatochno i nado umen'shit' ee,
skazhem, eshche vo stol'ko zhe raz. Potrebuetsya, sleduya logarifmicheskomu zakonu,
uvelichit' massu stenki opyat' v 10 raz, t. e. s 10 do 100 kilogrammov na
kvadratnyj metr.
"Zakon massy" v dejstvii: kazhdoe uvelichenie massy stenki
v tri raza umen'shaet gromkost' prohodyashchego cherez stenku shuma
priblizitel'no v dva raza.
Neumolimyj akusticheskij "zakon massy" oborachivaetsya dlya stroitelej i
ekspluatacionnikov dovol'no nepriyatnymi posledstviyami.
Slabym utesheniem yavlyaetsya to, chto teper' my uzhe mozhem otvetit' na
vopros, postavlennyj v zagolovke. List zheleza vse zhe. tyazhelee vatnogo odeyala
toj zhe ploshchadi, i etot list s tochki zreniya zvukoizolyacii sleduet predpochest'
odeyalu. Vprochem, delo ne tol'ko v masse, no i v tom, chto dlya obespecheniya
zvukoizolyacii material dolzhen byt' ne ryhlym, a plotnym, bez por i pustot,
provodyashchih zvuk, kak eto imeet mesto v tom zhe sloe vaty.
Vprochem, sleduet li polnost'yu otvergat' odeyalo? Zvukoizoliruyushchij
material otbrasyvaet zvukovuyu energiyu obratno, i esli ee ne poglotit', to
neizbezhno uvelichenie zvukovogo urovnya v pomeshchenii istochnika, a
sledovatel'no, i v samom izoliruemom pomeshchenii. Optimal'nym yavlyaetsya
sochetanie zvukoizoliruyushchej konstrukcii so zvukopogloshchayushchej. Tak sobstvenno,
i osushchestvlyayut zvukoizoliruyushchie kozhuhi i kapoty dlya shumyashchih mehanizmov:
stal'nye stenki s nanesennymi iznutri na nih sloyami ryhlyh voloknistyh ili
poristyh materialov.
Itak, mozhno skazat': "zvukoizolyaciya lyubit massu". No...
Edva lish' stroitel'nye i arhitekturnye akustiki nachali ponemnogu
privykat' k neumolimomu "zakonu massy", kak na scene poyavilsya neznakomec,
kotoryj bolee chem chto-libo drugoe (krome skvoznyh otverstij) uhudshaet
zvukoizolyaciyu stenok v oblasti maksimal'noj chuvstvitel'nosti sluha.
Razumeetsya, eto ne zhivoe sushchestvo, a process. No prezhde -- dva slova
istorii.
Eshche v 1941 godu S. N. Rzhevkin s odnim iz svoih sotrudnikov nablyudali
anomal'noe - prohozhdenie zvuka cherez plastinki. Pri nekotoryh chastotah
kolebanij i uglah padeniya zvukovoj volny na plastinku nablyudalos'
intensivnoe prohozhdenie cherez nee zvuka. Udovletvoritel'nogo ob®yasneniya
etomu yavleniyu podyskat' togda ne udalos'.
Neskol'ko pozzhe L. Kremer, proizvodya teoreticheskij analiz
vzaimodejstviya zvukoizoliruyushchih stenok so zvukovym polem, otkryl tak
nazyvaemyj rezonans sovpadeniya. Sut' ego zaklyuchaetsya v tom, chto pri
ravenstve fazovoj skorosti zvukovoj volny vdol' poverhnosti plastiny (a eta
skorost' yavlyaetsya v dannom sluchae ne chem inym, kak proekciej na ploskost'
plastiny vektora skorosti v padayushchej volne) i skorosti izgibnyh voln v
plastine padayushchaya volna dolzhna polnost'yu projti cherez plastinu. Inymi
slovami, pri dannoj chastote i dannom ugle padeniya zvuka zvukoizolyaciya
plastiny budet ravna nulyu (esli v nej net poter' energii).
My uzhe kasalis' ranee rezonansnyh yavlenij, preimushchestvenno v
akusticheskih sistemah, malyh po sravneniyu s dlinoj zvukovoj volny. Neizbezhno
pojdet rech' o rezonansah i pri posleduyushchem rassmot-
Pri uvelichenii tolshchiny stenki zvukoizolyaciya na nizkih i srednih
chastotah uvelichivaetsya, no "kovarnyj" rezonans sovpadeniya, vyzyvayushchij
uhudshenie zvukoizolyacii, nachinaet proyavlyat'sya na bolee nizkih chastotah i
zahvatyvaet bolee shirokuyu ih oblast'.
renii vibroizolyacii v mehanicheskih sistemah. Rezonans sovpadeniya --
svoeobraznejshij iz rezonansov. Prezhde vsego, eto prostranstvennyj rezonans;
pri ego vozniknovenii plastina (stenka) vzaimodejstvuet so zvukovym polem ne
v tochke ili lokal'noj oblasti, a po opredelennoj, obychno dostatochno bol'shoj
ploshchadi.
A kak vedut sebya chastoty "obychnyh" rezonansov v zavisimosti ot osnovnyh
parametrov kolebatel'nyh rezoniruyushchih sistem? Prakticheski kazhdomu cheloveku
hot' raz dovelos' nablyudat', chto chem bol'shaya massa podveshivaetsya k kryuchku
bezmena, tem nizhe chastota kolebanij etoj massy na pruzhine bezmena. CHastota
akusticheskogo rezonatora, sobstvennye chastoty plastinok ili sterzhnej takzhe
tem nizhe, chem bol'she massy i chem men'she zhestkosti sootvetstvuyushchih elementov.
CHastota zhe rezonansa sovpadeniya, naoborot, vozrastaet s uvelicheniem massy i
umen'sheniem zhestkosti plastin, na kotorye padaet zvuk.
Nakonec, obychnye rezonansy proyavlyayutsya, kak pravilo, v dostatochno uzkoj
polose chastot. CHastota rezonansa sovpadeniya zavisit ot ugla padeniya zvuka. A
tak kak v diffuznom, razmeshannom zvukovom pole vse ugly padeniya zvuka na
plastinu ravnoveroyatny, to pri etom vide polya, harakternom dlya bol'shinstva
pomeshchenij, polosa chastot rezonansa sovpadeniya kazhdoj peregorodki ili stenki
(a sledovatel'no, i polosa chastot, v kotoroj peregorodka ili stenka
propuskaet zvuk) dostatochno shiroka.
"Defektivnyj" rezonans sovpadeniya obuslovil dovol'no protivorechivuyu
kartinu zavisimosti zvukoizolyacii ot tolshchiny stenki. S odnoj storony,
uvelichenie tolshchiny stenki soglasno "zakonu massy" uvelichivaet zvukoizolyaciyu.
No s drugoj storony, poskol'ku pri etom umen'shaetsya otnoshenie massy stenki k
ee izgibnoj zhestkosti, uhudshayushchij zvukoizolyaciyu rezonans sovpadeniya
proyavlyaetsya na bolee nizkih chastotah i zahvatyvaet bolee shirokuyu polosu
chastot.
Gde vyhod? Tot zhe L. Kremer predlozhil delat' tonkie propily v stenkah
na opredelennuyu glubinu. Ne izmenyaya prakticheski massu stenki, eti propily
rezko umen'shayut ee zhestkost', i chastota rezonansa sovpadeniya peremeshchaetsya v
bolee vysokuyu oblast' chastot. U svincovyh zhe zvukoizoliruyushchih peregorodok,
naprimer, blagodarya ih bol'shoj masse i ves'ma maloj zhestkosti, rezonans
sovpadeniya nahoditsya v neslyshimoj ul'trazvukovoj oblasti chastot.
Kirpichnye steny. |to -- massa, a znachit, i zvukoizolyaciya. I rezonans
sovpadeniya po nekotorym prichinam zdes' proyavlyaetsya slabee. No kirpichnye
steny ne postavish' na teplohod ili samolet. Nuzhno "obmanut'" zakon massy;
nuzhny oblegchennye, no horosho izoliruyushchie zvuk ustrojstva. V kakoj-to mere
eto udaetsya dostich' primeneniem dvuhstennyh konstrukcij. Vozdushnyj
promezhutok mezhdu stenkami s tochki zreniya uvelicheniya effekta zvukoizolyacii --
primerno to zhe, chto vozdushnyj sloj mezhdu steklami okonnoj ramy dlya
uvelicheniya teploizolyacii.
SHirina vozdushnogo sloya mezhdu stenkami, vliyaet li ona na velichinu
zvukoizolyacii? Odno vremya, ssylayas' na voznikayushchie v vozdushnom sloe
rezonansy ob®ema vozduha, utverzhdali, chto sushchestvuet optimal'naya shirina
vozdushnogo zazora v dvuhstennoj konstrukcii i chto bol'she opredelennoj
velichiny etot zazor delat' ne sleduet, inache rezonansy budut voznikat' s
bolee nizkih chastot i zahvatyat bolee shirokuyu ih oblast'. Opyt pokazal, chto
pri nalichii v zazore zvukopogloshchayushchih materialov boyat'sya etih rezonansov
nechego.
Takim obrazom, chem bol'she zazor mezhdu stenkami, tem vyshe zvukoizolyaciya
dvuhstennoj konstrukcii. L. Kremer v vozglavlyaemom im Institute tehnicheskoj
akustiki demonstriroval sovetskim specialistam dvuhstennuyu konstrukciyu iz
stekloblokov s zazorom mezhdu stenkami, dostigayushchim pochti metra. Konstrukciya
prednaznachalas' dlya svetovyh proemov v baptistskoj cerkvi, nahodyashchejsya na
odnom iz samyh shumnyh perekrestkov Zapadnogo Berlina. Kak vyyasnilos',
prihozhane etoj cerkvi ne mogli s dolzhnoj sosredotochennost'yu sovershat' obryady
dazhe pri malejshem shume. Posledovalo obrashchenie, vo imya boga, k stroitel'nym
akustikam, podkreplennoe, vprochem, zemnymi, finansovymi stimulami.
Razrabotannaya svetovaya konstrukciya obespechivala zvukoizolyaciyu do 80
decibelov, chto ne ustupaet zvukoizolyacii kirpichnoj steny, imeyushchej
znachitel'no bol'shuyu massu.
Vliyanie "zakona massy" na zvukoizolyaciyu po-raznomu proyavlyaetsya v
konstrukciyah razlichnoj ploshchadi. Znachitel'nuyu rol' igrayut harakter zadelki
zvukoizoliruyushchej stenki po konturu i vid elementov, svyazyvayushchih mezhdu soboj
stenki v dvuhstennoj konstrukcii. |ti i drugie voprosy primenitel'no k
izolyacii vozdushnogo i udarnogo shuma (poslednij imeet mesto v konstrukciyah
polov) issledovalis' vedushchimi sovetskimi stroitel'nymi akustikami S. P.
Alekseevym, I. I. Bogolepovym, V. I. Zaborovym, S. D. Kovriginym, M. S.
Sedovym i drugimi, vo mnogom sodejstvovavshimi vnedreniyu effektivnyh
zvukoizoliruyushchih konstrukcij v stroitel'stve, na proizvodstve i na
transporte.
VOZMOZHNO LI PODSLUSHIVANIE
CHEREZ ZAMOCHNUYU SKVAZHINU?
Esli pod etim ponimat' dopustimost' podslushivaniya, to kazhdyj schitayushchij
sebya vospitannym chelovek dolzhen byl by otvetit' otricatel'no. No nas
interesuet ne eticheskaya, a fizicheskaya storona voprosa, i tut otvet budet
polozhitel'nym.
Nu, i chto zhe? Trivial'naya veshch', skazhet inoj chitatel'. No on, pozhaluj,
izmenit svoe mnenie, esli uznaet sleduyushchee: cherez skvazhinu mozhno
podslushivat' iz sosednej komnaty dazhe takuyu tihuyu rech', chto chelovek,
nahodyashchijsya v odnoj komnate s govoryashchim (no, estestvenno, v izvestnom
otdalenii ot nego, skazhem, u steny vblizi dveri), uzhe ne v sostoyanii etu
rech' otchetlivo vosprinyat'.
V samom obshchem vide difrakciyu voln mozhno opredelit' kak yavlenie
vzaimodejstviya voln s kakim-libo prepyatstviem, nahodyashchimsya na puti ih
rasprostraneniya. Sledstviem takogo vzaimodejstviya mogut yavlyat'sya ogibanie
prepyatstvij volnoj, rasseyanie kolebatel'noj energii, interferencionnye
kartiny (naprimer, v difrakcionnoj reshetke). Usilennaya zvukoprovodnost'
shchelej i otverstij v zhestkih stenkah -- odno iz svoeobraznyh proyavlenij
difrakcii zvuka. Pervym eshche v 30-h godah nashego veka obratil vnimanie na eto
yavlenie nemeckij akustik Vagner.
Ne bud' etogo yavleniya, v skol'kih romanah Dyuma i drugih avtorov
poteryalsya by povod dlya dramaticheskih zavyazok ili pikantnyh situacij! No kak
zhe ono protekaet? Zvuk ot istochnika, padayushchij po bol'shoj ploshchadi na zhestkuyu
nepogloshchayushchuyu stenku, rasseivaetsya v raznye storony. Tak kak, soglasno
principu Gyujgensa, kazhdaya tochka fronta volny sama yavlyaetsya istochnikom
sfericheskoj volny, to k otverstiyu pomimo pryamogo zvukovogo lucha ot istochnika
pridet chast' energii zvuka, rasseyannogo prilezhashchej k otverstiyu ploshchad'yu
steny. V rezul'tate plotnost' zvukovoj energii uvelichivaetsya, a otverstie,
vvidu malogo akusticheskogo soprotivleniya po sravneniyu s soprotivleniem
stenki, provodit etu energiyu v sosednee pomeshchenie. Obrazuetsya kak by
akusticheskaya voronka. Vagner pokazal eksperimental'no, chto vliyanie otrazheniya
zvuka ot stenok kak by ravnocenno uvelicheniyu ploshchadi zvukoprovodyashchego
otverstiya vo mnogo raz.
Vo skol'ko zhe? Zdes' imeet znachenie chastota zvuka. CHem nizhe chastota,
tem bol'she dlina volny i tem s bol'shej ploshchadi steny zvuk priblizitel'no s
odnoj i toj zhe fazoj mozhet "stech'" v "akusticheskuyu voronku" -- otverstie v
stene. Tak, po dannym Vagnera, koefficient uvelicheniya effektivnoj ploshchadi
otverstiya vsledstvie difrakcii dostigaet shesti na chastote 1200 gerc. Dlya
nizkih chastot Vagner daet eshche bol'shie znacheniya uvelicheniya zvukoprovodnosti
otverstij, no k etim dannym sleduet otnosit'sya s ostorozhnost'yu.
A. Kontyuri, ch'ya kniga po stroitel'noj akustike poluchila nacional'nuyu
premiyu Francii, neslozhnym analiticheskim priemom pokazal, chto
zvukoprovodnost' shchelej dazhe neskol'ko bol'she, chem zvukoprovodnost' otverstij
ravnoj ploshchadi. CHto iz etogo posleduet, chitatel' usmotrit, esli dast sebe
trud prosledit' za hodom neslozhnogo rascheta. Dvernaya stvorka obychnoj
konstrukcii provodit ot 1/100 do 1/1000 energii padayushchego na nee zvuka.
Pust' pod stvorkoj imeetsya shchel' shirinoj 0,5 santimetra, t.e. ploshchad'yu
primerno v 1/400 chast' ploshchadi stvorki. Esli dazhe na vremya prenebrech'
uvelicheniem zvukoprovodnosti shcheli vsledstvie difrakcii, a prosto schitat',
chto shchel' provodit lish' ves' padayushchij na nee pryamoj zvuk ot istochnika, to i
togda pri zvukoprovodnosti stvorki 1/100 cherez shchel' projdet vsego lish' v 4
raza men'she zvukovoj energii, chem cherez vsyu dvernuyu stvorku; pri uchete zhe
difrakcii zv