A proposito di vibrazioni e onde. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Intorno a noi tutto il tempo nascono in decadimento fenomeni oscillatori. Il ramo "da cui è volato via l'uccello fluttua. I pendoli e le oscillazioni dell'orologio vibrano. Sotto l'influenza del vento, gli alberi vibrano, i fili sospesi ai pali, l'acqua vibra nei laghi e nei mari.

Quindi hai lanciato una pietra sulla superficie liscia del lago e le onde ne sono uscite (Fig. 1). Quello che è successo? Le particelle d'acqua nel punto di impatto della pietra sono state premute, spostando le particelle vicine verso l'alto, - una gobba a forma di anello formata sulla superficie dell'acqua. Quindi, nel punto in cui è caduta la pietra, le particelle d'acqua si sono alzate come una gobba, ma già più in alto del livello precedente: una seconda gobba è apparsa dietro la prima gobba e una depressione tra di loro. Inoltre, le particelle d'acqua continuano a muoversi alternativamente su e giù: oscillano, trascinando con sé sempre più particelle d'acqua vicine. Le onde si formano, divergendo dal loro luogo di origine in cerchi concentrici.

Riso. 1. Quando una pietra colpisce la superficie dell'acqua, appaiono delle onde su di essa.

Sottolineo: le particelle d'acqua oscillano solo, ma non si muovono insieme alle onde. È facile verificarlo lanciando un chip sulla superficie oscillante dell'acqua. Se non c'è vento o flusso d'acqua, il chip si alzerà e scenderà solo sopra il livello dell'acqua, senza muoversi con le onde.

Le onde dell'acqua possono essere grandi, cioè forti, o piccole, deboli. Chiamiamo onde forti quelle onde che hanno una vasta gamma di oscillazioni, come si suol dire, grandi ampiezze di oscillazioni. Le onde deboli hanno piccole gobbe - una piccola ampiezza. Maggiore è l'ampiezza delle onde che si sono formate, maggiore è l'energia che trasportano. L'energia delle onde generate da un sasso lanciato è relativamente piccola, ma può far vibrare le canne e l'erba che crescono nel lago. Ma sappiamo quali grandi danni alla costa possono essere prodotti dalle onde del mare di grande ampiezza e, di conseguenza, di grande energia.

Queste distruzioni sono compiute proprio dall'energia che le onde continuamente sprigionano a riva.

Le onde possono essere frequenti o rare. Minore è la distanza tra le creste delle onde in movimento, più corta è ogni singola onda. Maggiore è la distanza tra le onde, più lunga sarà ogni onda. Chiamiamo la lunghezza di un'onda sull'acqua la distanza tra due creste o depressioni adiacenti. Man mano che le onde si allontanano dal luogo di origine, le loro ampiezze diminuiscono gradualmente, svaniscono, ma la lunghezza d'onda rimane invariata.

Le onde sull'acqua si possono creare anche, ad esempio, con un bastoncino, immerso nell'acqua e ritmicamente, a tempo con le vibrazioni dell'acqua, poi abbassandosi, poi alzandosi. E in questo caso, le onde saranno smorzate. Ma esisteranno finché non smetteremo di disturbare la superficie dell'acqua.

E come si verificano le oscillazioni di oscillazione? Lo sai benissimo: devi solo spingerli, così oscilleranno da una parte all'altra. Più forte è la spinta, maggiore è l'ampiezza delle oscillazioni. Tali oscillazioni saranno anche smorzate se non sono supportate da shock aggiuntivi. Vediamo queste e molte altre vibrazioni meccaniche. In natura, ci sono più vibrazioni invisibili che sentiamo, sentiamo sotto forma di suono. Non sempre è possibile, ad esempio, notare le vibrazioni della corda di uno strumento musicale, ma si sente come suona. Quando il vento soffia, il suono viene prodotto nel tubo. È creato da movimenti oscillatori dell'aria nel tubo, che non vediamo. Un diapason, un bicchiere, un cucchiaio, un piatto, la penna di uno studente, un foglio di carta suonano: oscillano anche loro.

Sì, giovane amico, viviamo in un mondo di suoni, perché molti corpi intorno a noi vibrano e suonano. I suoni stessi sono il risultato della propagazione dei movimenti oscillatori delle sue particelle nell'aria. Non li vediamo. Come vengono generate le onde sonore nell'aria?

L'aria è composta da particelle invisibili alla vista. Con il vento, possono essere trasportati su lunghe distanze. Ma possono anche oscillare. Ad esempio, se facciamo un movimento acuto con un bastoncino in aria, sentiremo una leggera raffica di vento e allo stesso tempo sentiremo un debole suono. Questo suono è il risultato delle vibrazioni delle particelle d'aria eccitate dalle vibrazioni del bastone.

Fai questa esperienza. Tira indietro una corda, come una chitarra, e poi rilasciala. La corda inizierà a tremare - oscillerà attorno alla sua posizione di riposo originale. Vibrazioni sufficientemente forti della corda sono evidenti alla vista. Le deboli vibrazioni della corda possono essere "sentite" solo come un leggero solletico se la tocchi con il dito. Finché la corda vibra, sentiamo il suono. Non appena la corda si calma, il suono si estingue.

La nascita del suono da parte di una corda oscillante è dovuta alla "condensazione" e alla "rarefazione" delle particelle d'aria. Oscillando da un lato all'altro, la corda spinge, come se comprimesse le particelle d'aria davanti a sé, formando aree di alta pressione in parte del suo volume, e dietro, al contrario, aree di bassa pressione. Queste sono onde sonore. Propagandosi nell'aria ad una velocità di circa 340 m/s, trasportano una certa quantità di energia. Nel momento in cui l'area di maggiore pressione dell'onda sonora raggiunge l'orecchio, preme sul timpano, piegandolo leggermente verso l'interno. Quando la regione rarefatta dell'onda sonora raggiunge l'orecchio, la membrana timpanica curva leggermente verso l'esterno. Il timpano vibra costantemente nel tempo con aree alternate di alta e bassa pressione dell'aria. Queste vibrazioni vengono trasmesse lungo il nervo uditivo al cervello e noi le percepiamo come suono. Maggiore è l'ampiezza delle onde, più energia portano in sé, più forte è il suono che percepiamo.

Le onde sonore, come le onde dell'acqua, sono convenzionalmente rappresentate come una linea ondulata, una sinusoide. Le "gobbe" di tale curva corrispondono ad aree di alta pressione e le "avvallamenti" corrispondono ad aree di bassa pressione dell'aria. L'area di alta pressione e l'area di bassa pressione che la seguono formano un'onda sonora.

Ma noi, inoltre, viviamo in un mondo di oscillazioni elettromagnetiche emesse da fili e dispositivi elettrici in cui scorre corrente alternata, un numero enorme di antenne di stazioni radio, scariche elettriche atmosferiche, le viscere della Terra e lo Spazio infinito. Solo con l'aiuto di strumenti artificiali, le oscillazioni elettromagnetiche possono essere rilevate e registrate.

Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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