разное

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗВУКА СКОРОСТЬ ЗВУКА

1-1а фоне клубов чёрного дыма показывается струйка бе - ■ * лого пара. Спустя некоторое время слышен свисток.* Это машинист подаёт сигнал о приближении поезда.

Ночную тьму пронизывает огненная вспышка; через несколько секунд доносится звук выстрела артиллерий­ского орудия.

Понаблюдайте за работой плотника издали. Вы легко заметите, что когда плотник поднимает топор для сле­дующего удара по дереву, звук слышен только от первого удара.

Всё это убеждает нас в том, что свет и звук распро­страняются с различной скоростью. Свет обгоняет звук, и поэтому мы сначала видим, а потом слышим. Скорость света — самая большая скорость в природе; она равна 300 миллионам метров в одну секунду. Скорость же звука в воздухе составляет всего около 340 метров в секунду, т. е. в 900 тысяч раз меньше.

Интересно отметить, что скорость пули при вылете из ствола винтовки почти в три раза больше скорости йука. Когда пуля летит по прямой линии, она обгоняет звук выстрела. В этом случае звук не может служить предостережением. Другое дело при стрельбе из гаубиц или миномётов. Здесь снаряд летит по кривой (с большим углом возвышения); путь его к цели тем самым удли­няется, и звук выстрела может опередить снаряд, даже если начальная скорость снаряда равна или больше ско­рости звука.

За движением звуковой волны можно проследить даже взглядом! Представьте себе, что идёт длинная ко­лонна людей с оркестром впереди. Все шагают в такт му­зыке. Но если посмотреть со стороны, то нетрудно заме­тить, что последние ряды идут не в ногу с первыми. Это происходит потому, что звук оркестра до задних рядов доходит позже.

Но скорость звука — величина непостоянная. Даже в одном и том же веществе она не всегда одинакова. Так, в воздухе при двадцатиградусном морозе звук проходит 318 метров за секунду, а при 20 градусах тепла — 342,5 метра. В различных твёрдых телах и жидкостях звук также распространяется с различными скоростями.

Скорость звука в воде впервые была измерена в 1827 году. С борта одной лодки на верёвке в воду был спущен колокол (рис. 10). Вторая лодка находилась на расстоянии 13 847 метров от первой (рис. 11). В тот мо­мент, когда на первой лодке молоток ударял в колокол, на ней одновременно производилась и вспышка пороха.

На второй лодке человек наблюдал момент вспышки и отмечал момент прихода звука от колокола. Таким путём было вычислено время пробега звуковой волной расстояния между лодками по воде. Оказалось, что ско­рость звука в воде в четыре раза больше, чем в воздухе. За одну секунду звук в воде проходит 1435 метров.

В большинстве твёрдых тел скорость звука ещё больше. Например, в дереве она достигает 4800 метров, в стали — 5000 метров, в стекле — 5600 метров в се­кунду.

Звуки, различные по высоте, распространяются в од­ном и том же веществе с одинаковой скоростью. Если бы это было не так, то нельзя было бы слушать музыку издалека. Одни звуки обгоняли бы другие, и вместо стройной мелодии вдали от оркестра слышался бы про­сто шум.

Некоторые племена, например племена экваториаль­ной Африки, ещё и поныне непосредственно используют звук как средство связи. Для этой цели чаще всего упо­требляются специальные барабаны. Услышанные в одном месте, условные звуковые сигналы тотчас же передаются дальше. Таким путём очень скоро всё племя оповещается о каком-либо событии.

Этот способ требует, однако, много времени. Под­считаем, например, с какой быстротой может быть передан звуковой сигнал из Москвы в Ленинград. Расстояние между этими городами — 640 километров. Бу­дем считать, что звук в воздухе за одну секунду прохо­дит 340 метров.

Если бы мы могли крикнуть так громко, чтобы звук из Москвы долетел до Ленинграда, нас услышали бы че­рез 31 минуту. Но звук быстро ослабевает с расстоянием и вскоре становится неслышимым. Чтобы передать звук

На такое большое расстояние, его надо по мере затуха­ния воспроизводить в пути с новой силой. Для этого при­шлось бы на определённом расстоянии друг от друга рас­ставить людей. Каждый из них, услышав сигнал со­седа, стоящего ближе к Москве, должен тут же пере­дать его соседу в сторону Ленинграда. Ясно, что на такую передачу будет затрачено значительно больше получаса.

После того как были изобретены телефон, телеграф и радио, такой способ передачи звука на большие расстоя - ния потерял смысл.

Современные способы связи основаны на том, что звук передаётся на большие расстояния при помощи электри­ческого тока по проводам (телефон), либо при помощи электромагнитных колебаний, распространяющихся в про­странстве практически мгновенно (радио).

Когда человек говорит в микрофон, включённый в электрическую цепь, звуковые волны вызывают элек­трические колебания. Эти колебания со скоростью света идут по проводам или по воздуху. Станция приёма пере­водит полученные сигналы снова в звуки. При этом зву­ковые волны проходят очень короткий путь: от говоря­щего человека до микрофона и от телефонной трубки или репродуктора до уха слушающего. Всё остальное рас­стояние звук как бы «переносится» электромагнитными колебаниями. Благодаря такому способу передачи звуки переносятся моментально на тысячи километров (более подробно об этом см. в книжке «Научно-популярной биб­лиотеки» Гостехиздата: В. Д. Охотников, «В мире

Застывших звуков»).

Представьте себе двух человек, один из которых слу­шает концерт в зале Московской консерватории, а дру­гой — дома по радио, находясь где-нибудь на Дальнем Востоке. Кто из них раньше будет слышать му­зыку?

Если первый находится в 15—20 метрах от оркестра, то к нему по воздуху звуки дойдут приблизительно за 0,05 секунды.

Эти же звуки, переданные через микрофон на радио­станцию и затем в пространство при помощи радиоволны, помчатся со скоростью 300 тысяч километров в одну се­кунду, и за 0,05 доли секунды они окажутся где-нибудь в Тихом океане или Америке. Нашего же слушателя они достигнут примерно за половину указанного времени, И получается так, что по радио слушатель на расстоя­нии 7—8 тысяч километров воспринимает звуки музыки на 0,02—0,03 доли секунды раньше, чем человек, нахо­дящийся в концертном зале!