Уроки физики в стихах для школьников и взрослых 20

 КОЛЕБАНИЕ ВОЗДУШНЫХ СТОЛБОВ В ТРУБАХ

Органа слышим мы звучанье,
и  саксофона, флейты и трубы
Столбов воздушных колебанья,
энергию стоячей их волны
своей душой воспринимаем
И с давних уж времён мы знаем,
как  подобрать длину трубы,
чтоб гармонично уложить
узлы и пучности волны,
чтобы добиться чудного звучания,
и нот прекрасных сочетания.

 Колебание воздушных столбов в трубах создаёт  стоячую волну в результате движения столбов воздуха на встречу друг другу. В открытой трубе помещается целое число полуволн.  И это означает, что длина звуковой волны занимает две длины трубы L=mл/2  соответственно  л=2L/ m,  где   m- любое целое число,  л- длина звуковой волны, L- длина трубы.   В закрытой трубе помещается целое число полуволн и ещё четверть волны  L=mл/2  +л/4= л(m/2+1/4), соответственно  для m=1   L=л(1/2+1/4)=3/4л, отсюда л=4/3L   Соответственно по длине трубы можно подобрать частоту звука, помня, что частота связана с длиной волны  формулой:  с=л;, где л-длина волны, ;=1/Т- частота колебаний, величина обратная периоду (времени одного колебания)  с  – скорость распространения волны ( в нашем случае скорость звуковой волны = 343 м/с). Получаем частоту звука ;=с/л . Таким образом закрытые   органные трубы звучат октавой ниже, чем открытые органные трубы той же длины. В духовых музыкальных инструментах мы можем изменять длину волны и соответственно частоту звука, например в тромбоне с помощью кулисы (U-образной передвижной трубки), во  флейте открывая то одно, то  другое отверстие.