3.21. Мегафон и сирена

Если лидер группы поддержки (чирлидер) выкрикнет что-то в большой шумной толпе на стадионе, никто в толпе не услышит его. Но если он скомандует через мегафон (рупор), его легко услышат все. Как рупор преобразует звук?

Почему вертикальный размер отверстия сирены часто делается больше горизонтального? Не значит ли это, что большая часть звука уйдет вверх?

ОТВЕТ • Если звук испускается из отверстия, сравнимого по размеру с длиной волны звука, звуковые волны дифрагируют, то есть огибают края отверстия, и пространственный угол, в котором распространяются звуковые волны, увеличивается. Чем меньше отверстие, тем больше дифракция. Когда чирлидер выкрикивает команду в толпе, дифракционное расширение звука, исходящего изо рта, велико, то есть его крик распространяется и влево, и вправо, и вверх, и вниз, следовательно, существенно уменьшается интенсивность звука (громкость) в каждом данном направлении. Но когда чирлидер выкрикивает команду через мегафон, имеющий форму конуса с большим выходным отверстием, звук испускается из значительно большего отверстия, и расплывание направлений (дифракция) значительно меньше. Поэтому звук идет в первую очередь вперед, и его максимальная интенсивность оказывается значительно больше. Так что мегафон используется для того, чтобы понизить дифракцию.

Предупреждающий об опасности звук корабельной сирены должен распространяться в как можно большем интервале углов в горизонтальной плоскости, чтобы каждый, кто приближается к кораблю по любому направлению, мог услышать предупреждение. Для этого нужно горизонтальное расплывание сделать как можно большим, а вертикальное — меньшим, поэтому отверстие сирены делается большим по высоте и маленьким по ширине.