III-BOB Tovush manbalari. Ul’tratovushlarni hosil qilish

|
III-BOB Tovush manbalari. Ul’tratovushlarni hosil qilish
|
bet | 7/10 | Sana | 20.12.2023 | Hajmi | 1,16 Mb. | | #124583 |
Bog'liq Umumiy fizika fanidan kurs ishi mavzu akustika elementlariIII-BOB Tovush manbalari. Ul’tratovushlarni hosil qilish.
3.1 Tovush manbalari
Har qanday tebranuvchi jism uni o’rab olgan muhitda tarqaluvchi elastik to’lqinlarning, ya’ni tovushning manbai bo’lishi mumkin. Radio va ovozli kinoning (ularda radiokarnaylardan foydalaniladi) rivojlanishida, shuningdek, musiqa asboblarining nazariyasi va texnikasini taraqqiy ettirishda tovush manbalarini o’rganish alohida ahamiyatga egadir. Biroq, bu maxsus masalalarga biz to’xtalmaymiz va faqat ba’zi eng sodda tovush manbalari bilan tanishamiz.
Ikki uchi mahkamlangan uzunlikdagi torni olaylik. Agar bu tor tebratilsa, unda turg’un to’lqin hosil bo’ladi. Mahkamlangan joylarda, ya’ni torning uchlarida turg’un nuqtalari joylashadi; torning o’rtasida do’nglik hosil bo’ladi (7-a rasm).
7-rasm. Uchlari mahkamlangan tordagi turg’un to’lqinlar
Bu tebranish ma’lum chastotaga ega bo’ladi. Lekin torda bundan tashqari uch tugunli turg’un to’lqin hosil bo’lishi ham mumkin: torning uchlarida ikki tugun va torning o’rtasida yana bir tugun (7-b rasm). Bu tebranishning chastotasi birinchi tebranishning chastotasidan ikki marta katta bo’ladi. Xuddi shuning kabi to’rt tugunli va chastotali turg’un to’lqinlar (7-v rasm) va, umuman, k+2 tugunli (torning mahkamlangan uchlaridagi tugunlar ham kiradi) va chastotali turg’un to’lqinlar hosil bo’lishi mumkin.
Demak, ma’lum bir tor faqat asosiy chastotaga ega bo’lgan tovush tebranishlarinigina tarqatmay, shu torning o’zi yana obertonlar deb ataladigan va chastotalari bo’lgan tovush to’lqinlarini ham tarqata oladi (bu yerda k – butun son). Umuman aytganda, tor tebranayotgan bir vaqtda bir necha turg’un to’lqinlar vujudga keladi va, shunday qilib, tor asosiy chastota bilan bir qatorda, kuchi asosiy chastota tebranishi kuchidan ancha kichik bo’lgan obertonlarni ham tarqatadi. Bunday gruppaning tebranishlar spektri , 2 , 3 , ... chastotalarga mos bo’lgan chiziqchalardan iborat bo’ladi.
8-rasm. Asosiy toni 640 gts bo’lgan skripkaning akustik spektri
8-rasmda asosiy toni 640 gts bo’lgan skripkaning akustik spektri tasvirlangan. 9-rasmda asosiy toni 64 gts bo’lgan klarnetning spektri, 10-rasmda esa royalning spektri ko’rsatilgan (256 gts); bu rasmda chiziqli spektr bilan bir qatorda tutash spektr sohasi ham borligi ko’rinib turibdi.
Turli shovqinlar faqat tutash akustik spektrgagina ega bo’ladi.
|
|
9-rasm. Asosiy toni 64 gts bo’lgan klarnetning akustik spektri.
|
10-rasm. Asosiy toni 256 gts bo’l gan royalning akustik spektri.
|
Misol uchun, 11-rasmda bunzen gorelkasi shovqinining spektri keltirilgan.
Tovush qattiqligi tovush chiqarayotgan sistema tebranishlarining amplitudasiga bog’liqdir. Biroq, ba’zi hollarda tovush manbai, hatto katta amplitudalarda ham, kuchli tovush bermaydi. Masalan, torni ikki qattiq qisqich orasida tortilsa va chertilsa, faqat kuchsizgina tovush eshitiladi. Shuningdek, kamertonni qo’lda ushlab turib urilsa ham tovush deyarli eshitilmaydi.
11-rasm. Bunzen gorelkas i shovqinining akustik spektri.
Bunga shu ko’rsatilgan hollarda tebranuvchi tor va kamertonning o’z atrofidagi havoda faqat yopiq uyurma oqimlargina hosil qilishi sabab bo’ladi va bu hollarda havoning bo’ylama tovush to’lqinlarnni vujudga keltiradigan siqilishlari va siyraklanishlari ro’y bermaydi. Tebranuvchi sistema atrofidagi havo bilan yetarli aloqada bo’lmagani uchun, sistema atrofga juda kuchsiz to’lqinlar tarqatadi. To’lqinlar tarqalishini kuchaytirish uchun uyurmali harakatlarning vujudga kelishini qiyinlashtiradigan sharoit yaratish kerak. Shu maqsadda kamertonlar, ularning tovushi kuchli bo’lishi uchun, yog’och quticha ustiga o’rnatiladi; musiqa asboblarida (skripka, violonchelda) esa torlar yog’och sirtlarga – dekalarga mahkamlanadi. Torning tebranishlari dekaning katta sirtiga beriladi, ular atrofida esa havoning yopiq oqimlari hosil bo’la olmaydi. Deka atrofida siqilish va siyraklanish to’lqinlari hosil bo’lib, kuchli tovushni vujudga keltiradi. Royalning qopqog’i ham xuddi shu rolni o’ynaydi.
Sistemalar rezonanslanganda tovush qattiqligining ortishiga ham to’lqinlar tarqalishining kuchayishi sabab bo’ladi. Bunday tajriba eng sodda holda quyidagicha bajarilishi mumkin. Tovush chiqaruvchi kamerton (12-rasm) ozgina suvi bor uzun ingichka idish og’zi ustiga joylashtiriladi. Agar asta-sekin idishdagi suv ko’paytira borilsa, ma’lum bir paytda tovushning kuchi ancha ko’tariladi. Bu hodisa quyidagicha tushuntiriladi. Idishdagi suv ustida joylashgan havo ustunining balandligi muayyan bir qiymatga yetganda, havoning tebranishlari bilan kamertonning tebranishlari rezonansga keladi va ularning amplitudasi juda ham kattalashib ketadi. Idishning og’zida goh siqilish, goh siyraklanish navbat bilan hosil bo’lib turadi va ular kamerton atrofida vujudga keladigan uyurmalarni kamertondan ajratadi, natijada tovushning tarqalishi kuchayadi.
12-rasm. Suv ustidagi havo ustunining rezonans hosil qilishi
Nihoyat, berilgan muhitda tovush tezligidan katta tezlik bilan (havoda 330 m/sek dan katta tezlik bilan) harakatlanuvchi jism atrofida vujudga keladigan maxsus tur akustik to’lqinni qarab chiqamiz. Bunday tezlik bilan harakatlanuvchi jism muhitda zarba berish xarakteriga ega bo’lgan va ballistik to’lqin deb ataladigan to’lqinni vujudga keltiradi. Muhitning siqilishi harakatlanuvchi jismning oldida tarqala olmaydi va hosil bo’lgan to’lqin fronti faqat harakatlanuvchi jismning orqasidagina joylashadi. Jism bosib o’tgan har bir nuqtani shu muhitdagi tovush tezligi bilan tarqaluvchi sferik to’lqinlarning manbai deb qarash mumkin. Bu sferik to’lqinlarning o’rovchisi (13-rasm) konus shaklida bo’ladi.
13-rasm. Ballistic to’lqinning vujudga kelishi
Nuqta t vaqt ichida AA' kesmani bosib o’tsin; shuncha vaqtda tovush to’lqinni A nuqta atrofida AB=Vt kesmaga tarqaladi (bunda V – tovush tezligi). Shunga ko’ra, konusning uchidagi burchak
(2.5)
nisbatdan aniqlanadi, bunda – jismning tezligi. Shunday qilib, ballistik to’lqinning fronti konus shaklida bo’lib, bu konusning uchidagi burchak (1) tenglik bilan aniqlanadi. Hosil bo’ladigan to’lqin davriy xarakterga ega emas, lekin u tovush tezligi bilan tarqaluvchi bitta siqilish sohasidan iborat bo’ladi. Bunday to’lqinlarni tovush tezligidan katta tezlik bilan harakatlanuvchi hozirgi zamon artilleriya snaryadlari, reaktiv snaryadlar va samolyotlar vujudga keltiradi. Ular keskin zarb sezgisini hosil qiladi. Bundan tashqari, snaryad sirtining tekissizligidan kelib chiquvchi (chiyillash va vijillash tug’diruvchi) boshqacha tebranishlar ham hosil bo’ladi. Bu tebranishlarning hammasi ham snaryad uchib o’tgandan keyingina sezilishi mumkin, chunki snaryad tovushdan tez harakatlangani uchun, to’lqinning tarqalishidan o’zib ketadi.
|
| |