Доклады о будущих и современных технологиях
БИЕНИЕ ЗВУКОВЫХ КОЛЕБАНИЙ В КУРСЕ ФИЗИКИ
А. И. Лежнёв, А. В. Филатов
Научный руководитель: В. Ф. Бабанин, д-р биол. наук, профессор Ярославский государственный технический университет
Физика относится к числу естественных наук, в которых в которых неразрывно связь теории с практикой. Теоретические вопросы, рассматриваемых на лекциях, подтверждаются проведением экспериментов непосредственно в период тематических лекций и лабораторных занятий на кафедре физики. В связи с этим актуальным является разработка, монтаж и внедрение в учебный процесс лекционных демонстраций, дающих наиболее качественное представление о физических явлениях. В курсе общей физики изучаются волновые процессы с рассмотрением природы возникновения и условиями распространения в различных средах, характеризующие движения частиц, составляющих систему.
Важное замечание в изучении отводится сложению двух волн и более, основную часть которых составляют исходящая и отражённая волны, способные укладываться на рабочей длине, образуя вид стоячей волны. На рабочей длине может укладываться целое количество полуволн: N = 1; 2; 3; и т. д. Складывая две частоты звукового диапазона можно слышать биения звуковых колебаний. Практическое применение модели типа «орган» реализует возможность слышать разницу, т. е. биение колебаний в 5-10 Гц. Представленная демонстрация в конструкции имеет семь стеклянных труб длиной от 90 до 120 см с расхождением в 5 см вертикального положения, в нижних концах которых установлены нагревательные элементы, питающихся от безопасного источника питания напряжением 20 В. Система работает как воздушный компрессор, нижние нагретые слои воздуха поднимаются вверх и граница тёплого - холодного воздуха является источником звука. В таблице приведены расчётные значения частот и колебаний при их сложении:
|
Установка 1 |
Установка 2 |
||||||||
|
................... |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
1 |
2 |
|
1(т) |
0,90 |
0,95 |
1,00 |
1,05 |
1,10 |
1,15 |
1,20 |
0,90 |
0,91 |
|
Цт) |
1,80 |
1,90 |
2,00 |
2,10 |
2,20 |
2,30 |
2,40 |
1,80 |
1,82 |
|
Ы (Гц) |
612 |
646 |
680 |
714 |
748 |
782 |
816 |
612,0 |
618,8 |
|
Ыб (Гц) |
34 |
34 |
34 |
34 |
34 |
34 |
6.8 |
В процессе запускается звучание каждой трубы раздельно, а затем биения слышатся при использовании труб попарно. Наличие семи труб обусловлено количеством музыкальных нот - до; ре; ми; фа; соль; ля; си. Гамму которых можно иллюстрировать, включая параллельно трубы в системе.
Применение лекционных демонстраций является давней традицией в преподавании физики.
