3.46. Резонанс в вертикальном сосуде

Когда вы заполняете водой сосуд с вертикальными стенками типа стакана, банки или графина, частота звука, который вы при этом слышите, увеличивается. Почему?

ОТВЕТ • Столб воздуха внутри такой емкости (от открытого отверстия до поверхности жидкости или до дна) похож на трубу с одним открытым концом. Частотный диапазон шума от льющейся струи на поверхность воды (см. предыдущую задачу) очень широк. Одна из этих частот совпадает с самой низкой собственной частотой воздушного столба в сосуде. Это означает, что изменения давления на этой частоте входят в резонанс с собственными колебаниями в столбе воздуха, при этом звуковые волны усиливают друг друга, и в результате образуется мощная результирующая звуковая волна. Часть энергии этой волны выходит наружу, этот звук мы и слышим (он идет в основном на резонансной частоте, но можно услышать и слабые шлепки непосредственно от ударов струи воды).

Резонансная частота воздушного столба обратно пропорциональна высоте столба. Поэтому по мере того, как сосуд заполняется и высота столба воздуха до отверстия уменьшается, резонансная частота растет. Поэтому вы можете не глядя, а исключительно на слух, определить, когда емкость почти заполнится.