Колебания и волны. Алешкевич В.А - 113 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

МГУ | Москва

Составители: 

Рубрика: 

Êîëåáàíèÿ è âîëíû
112
 äóõîâûõ èíñòðóìåíòàõ ôîðìèðîâàíèå çâóêà ñâÿçàíî ñ
íàëè÷èåì àâòîêîëåáàíèé è çàâèñèò êàê îò êîíñòðóêöèè èíñòðó-
ìåíòà, òàê è îò ñïîñîáà, ñ ïîìîùüþ êîòîðîãî âîçäóõ âäóâàåòñÿ â
èíñòðóìåíò.  êà÷åñòâå èëëþñòðàöèè ðàññìîòðèì êà÷åñòâåííî
ïðîöåññ âîçíèêíîâåíèÿ àâòîêîëåáàíèé â îðãàííîé òðóáå, ðàçðåç
êîòîðîé èçîáðàæåí íà ðèñ. 5.17à.
Ïðè ðàâíîìåðíîì ïîñòóïëåíèè â ìóíäøòóê Ì
(ðèñ. 5.17á) âîçäóõ ïðîõîäèò ÷åðåç óçêóþ ùåëü Ù, çà êîòîðîé
îáðàçóåòñÿ òóðáóëåíòíûé ïîòîê. Îáðàçóþùàÿñÿ ïðè òàêîì òå-
÷åíèè âèõðåâàÿ äîðîæêà ÿâëÿåòñÿ èñòî÷íèêîì «ùåëåâîãî» òîíà,
îñíîâíàÿ ÷àñòîòà êîòîðîãî îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíà ïåðèîäó
ñëåäîâàíèÿ âèõðåé
â
Ò
. Ïî ñóùåñòâó ñèñòåìà «ìóíäøòóê +
ùåëü» ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñëîæíóþ àâòîêîëåáàòåëüíóþ ñèñòå-
ìó, òåîðåòè÷åñêîå îïèñàíèå êîòîðîé  ñåðüåçíàÿ ïðîáëåìà.
Âèõðè, âûõîäÿùèå èç ùåëè, ïîî÷åðåäíî ïðîõîäÿò ñëåâà è ñïðàâà îò ÿçû÷êà ß, âûçû-
âàÿ åãî âèáðàöèþ. ßçû÷îê îêàçûâàåò ïåðèîäè÷åñêîå âîçäåéñòâèå íà ñòîëá âîçäóõà â òðóáå.
Âîçíèêàþùèå â ñòîëáå èìïóëüñû ñæàòèÿ, äîáåæàâ äî îòêðûòîãî êîíöà òðóáû, îòðàæàþòñÿ â
âèäå èìïóëüñîâ ðàçðåæåíèÿ è âîçâðàùàþòñÿ ê ùåëè ÷åðåç âðåìÿ
cÒ /2l=
(
l
 äëèíà òðó-
áû, c  ñêîðîñòü çâóêà â âîçäóõå), óïðàâëÿÿ ïîñòóïëåíèåì âîçäóõà ÷åðåç ùåëü. Òàêèì îáðà-
çîì, îñíîâíàÿ ÷àñòîòà
T/1
1
=ν ôîðìèðóåòñÿ ðåçîíàòîðíîé ñèñòåìîé. Îäíàêî ìîæíî âäóâàòü
âîçäóõ òàê, ÷òîáû â òðóáå îäíîâðåìåííî ñóùåñòâîâàëè äâà èìïóëüñà ñæàòèÿ, è ìû óñëûøèì
çâó÷àíèå òðóáû íà ÷àñòîòå ïåðâîãî îáåðòîíà (óäâîåííîé ÷àñòîòå).
Îðãàííûå òðóáû îáû÷íî êîíñòðóèðóþòñÿ äëÿ çâó÷àíèÿ íà îñíîâíîé ÷àñòîòå.  äó-
õîâûõ èíñòðóìåíòàõ âîçáóæäàþùèì âèáðàòîðîì (àíàëîãîì ÿçû÷êà ß â îðãàííîé òðóáå)
ìîæíî óïðàâëÿòü, ÷òîáû
ïîñûëàòü â òðóáó îäèí èëè
áîëåå èìïóëüñîâ, ïðåæäå
÷åì ïåðâûé îòðàçèòñÿ îò
îòêðûòîãî êîíöà. Âûñîòà
çâóêà èíñòðóìåíòà îïðåäå-
ëÿåòñÿ êîëè÷åñòâîì èì-
ïóëüñîâ â ñåêóíäó, îòðà-
æåííûõ îò îòêðûòîãî êîí-
öà äóõîâîãî èíñòðóìåíòà.
Ïðîèçíîñèìûå
÷åëîâåêîì çâóêè ñâÿçàíû ñ
òåì, ÷òî ãîëîñîâûå ñâÿçêè
ãîðòàíè âèáðèðóþò ïîä íà-
ïîðîì äâèæóùåãîñÿ âîçäó-
õà, à ãîðòàíü ÿâëÿåòñÿ
Ðèñ. 5.17.
l
Ù
Ì
à) á)
ß
Ðèñ. 5.18.
2
2
0
0
4
4
6
6
8
8
10
10
12
12
14
14
16
16
n/n
0
b
b
n/n
0
Îòíîñèòåëüíàÿ
ãðîìêîñòü, äÁ
1,0
0,5
Òðóáà
Âàëòîðíà
 112                                                                Êîëåáàíèÿ è âîëíû

                                           Â äóõîâûõ èíñòðóìåíòàõ ôîðìèðîâàíèå çâóêà ñâÿçàíî ñ
                                  íàëè÷èåì àâòîêîëåáàíèé è çàâèñèò êàê îò êîíñòðóêöèè èíñòðó-
                                  ìåíòà, òàê è îò ñïîñîáà, ñ ïîìîùüþ êîòîðîãî âîçäóõ âäóâàåòñÿ â
                                  èíñòðóìåíò.  êà÷åñòâå èëëþñòðàöèè ðàññìîòðèì êà÷åñòâåííî
                 l
                                  ïðîöåññ âîçíèêíîâåíèÿ àâòîêîëåáàíèé â îðãàííîé òðóáå, ðàçðåç
                                  êîòîðîé èçîáðàæåí íà ðèñ. 5.17à.
                                           Ïðè ðàâíîìåðíîì ïîñòóïëåíèè â ìóíäøòóê Ì
    ß                    Ù        (ðèñ. 5.17á) âîçäóõ ïðîõîäèò ÷åðåç óçêóþ ùåëü Ù, çà êîòîðîé
                                  îáðàçóåòñÿ òóðáóëåíòíûé ïîòîê. Îáðàçóþùàÿñÿ ïðè òàêîì òå-
                                  ÷åíèè âèõðåâàÿ äîðîæêà ÿâëÿåòñÿ èñòî÷íèêîì «ùåëåâîãî» òîíà,
                              Ì   îñíîâíàÿ ÷àñòîòà êîòîðîãî îáðàòíî ïðîïîðöèîíàëüíà ïåðèîäó
                                  ñëåäîâàíèÿ âèõðåé Ò â . Ïî ñóùåñòâó ñèñòåìà «ìóíäøòóê +
       à)                á)
                                  ùåëü» ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ñëîæíóþ àâòîêîëåáàòåëüíóþ ñèñòå-
                Ðèñ. 5.17.
                                  ìó, òåîðåòè÷åñêîå îïèñàíèå êîòîðîé — ñåðüåçíàÿ ïðîáëåìà.
                 Âèõðè, âûõîäÿùèå èç ùåëè, ïîî÷åðåäíî ïðîõîäÿò ñëåâà è ñïðàâà îò ÿçû÷êà ß, âûçû-
 âàÿ åãî âèáðàöèþ. ßçû÷îê îêàçûâàåò ïåðèîäè÷åñêîå âîçäåéñòâèå íà ñòîëá âîçäóõà â òðóáå.
 Âîçíèêàþùèå â ñòîëáå èìïóëüñû ñæàòèÿ, äîáåæàâ äî îòêðûòîãî êîíöà òðóáû, îòðàæàþòñÿ â
 âèäå èìïóëüñîâ ðàçðåæåíèÿ è âîçâðàùàþòñÿ ê ùåëè ÷åðåç âðåìÿ Ò = 2l / c ( l — äëèíà òðó-
 áû, c — ñêîðîñòü çâóêà â âîçäóõå), óïðàâëÿÿ ïîñòóïëåíèåì âîçäóõà ÷åðåç ùåëü. Òàêèì îáðà-
 çîì, îñíîâíàÿ ÷àñòîòà ν1 = 1 / T ôîðìèðóåòñÿ ðåçîíàòîðíîé ñèñòåìîé. Îäíàêî ìîæíî âäóâàòü
 âîçäóõ òàê, ÷òîáû â òðóáå îäíîâðåìåííî ñóùåñòâîâàëè äâà èìïóëüñà ñæàòèÿ, è ìû óñëûøèì
 çâó÷àíèå òðóáû íà ÷àñòîòå ïåðâîãî îáåðòîíà (óäâîåííîé ÷àñòîòå).
         Îðãàííûå òðóáû îáû÷íî êîíñòðóèðóþòñÿ äëÿ çâó÷àíèÿ íà îñíîâíîé ÷àñòîòå.  äó-
 õîâûõ èíñòðóìåíòàõ âîçáóæäàþùèì âèáðàòîðîì (àíàëîãîì ÿçû÷êà ß â îðãàííîé òðóáå)
      b                                                         ìîæíî óïðàâëÿòü, ÷òîáû
                                       Òðóáà
Îòíîñèòåëüíàÿ




                                                                ïîñûëàòü â òðóáó îäèí èëè
ãðîìêîñòü, äÁ




     1,0                                                        áîëåå èìïóëüñîâ, ïðåæäå
                                                                ÷åì ïåðâûé îòðàçèòñÿ îò
     0,5
                                                                îòêðûòîãî êîíöà. Âûñîòà
         0    2    4    6     8 10 12 14 16 n/n0                çâóêà èíñòðóìåíòà îïðåäå-
                                                                ëÿåòñÿ êîëè÷åñòâîì èì-
                                                                ïóëüñîâ â ñåêóíäó, îòðà-
      b                                                         æåííûõ îò îòêðûòîãî êîí-
                                                                öà äóõîâîãî èíñòðóìåíòà.
                                       Âàëòîðíà
                                                                         Ïðîèçíî ñèìûå
                                                                ÷åëîâåêîì çâóêè ñâÿçàíû ñ
                                                                òåì, ÷òî ãîëîñîâûå ñâÿçêè
                                                                ãîðòàíè âèáðèðóþò ïîä íà-
         0    2    4    6     8 10 12 14 16 n/n0                ïîðîì äâèæóùåãîñÿ âîçäó-
                          Ðèñ. 5.18.
                                                                õà, à ãîðòàíü ÿâëÿåòñÿ

Страницы