3.43. Поющие винные бокалы

We use cookies. Read the Privacy and Cookie Policy

Если вы потрете мокрым пальцем по ободку винного бокала или любого другого стакана, вы сможете заставить стакан «петь». Что вызывает этот звук?

ОТВЕТ • Когда вы ведете пальцем по ободку бокала, палец и ободок постоянно то зацепляются друг за друга, то проскальзывают. В фазе зацепления ободок чуть-чуть вытягивается в направлении движения пальца, деформируя бокал. В фазе проскальзывания ободок освобождается от пальца и восстанавливает свою форму, и это приводит к колебаниям. Про самые большие колебания говорят, что это резонансные колебания. Вид сверху колеблющегося ободка бокала изображен на рис. 3.4. Колебания следуют за движущимся вдоль ободка пальцем, и это вызывает пульсации звука (звук появляется и исчезает с частотой несколько герц, величина ее зависит от скорости движения пальца). Частота, с которой на ободке создаются перепады давления воздуха и частота звука, которую мы слышим, примерно пропорциональна толщине ободка и обратно пропорциональна квадрату радиуса отверстия бокала, а значит, она выше для более толстого ободка и узкого отверстия. Если в стакан налить жидкость, резонансная частота уменьшится, поскольку масса жидкости уменьшает скорость, с которой стенки стакана могут осциллировать.

Рис. 3.4 / Задачи 3.43 и 3.44. Вид сверху на колеблющийся ободок стеклянного бокала (деформация при колебаниях сильно преувеличена).

Некоторые музыканты научились исполнять мелодии на наборе стаканов, в каждый из которых налито определенное количество жидкости (меняя уровень жидкости, можно изменить тон). Бенджамин Франклин — известный изобретатель и государственный деятель периода становления США — использовал идею поющих бокалов, смастерив стеклянную гармонику. Этот музыкальный инструмент, ставший весьма популярным, состоял из стеклянных стаканов, прикрепленных к горизонтальному валу. Стаканы были расставлены по диаметру, крайним слева располагался самый большой стакан. Чтобы извлечь определенные ноты, музыкантам нужно было касаться влажными пальцами ободков стаканов, которые поворачивались с помощью ножных педалей.

Изобретались и другие причудливые инструменты, способные издавать звуки, если их потереть и заставить колебаться. Один из самых забавных — китайская латунная миска с водой. Если в нее налить немного воды, а ручки миски потереть сухими руками, она начинает колебаться так сильно, что капли воды подбрасываются вверх на полметра.