При малых мощностях — звук всего лишь переносчик информации. Но при больших… Вспомните, как влияет громкость акустических систем на фанатов рок-музыки. Так и кажется, что воспринимают оглушительные аккорды уже не ушами, а животом и пятками! Что же, так и есть, от сильного звука вибрирует все наше тело.

Словом, силу звука нельзя не учитывать, особенно в технике. Вот пример. Стартовый вес космических ракет не превышает 3500 т. Хотелось бы побольше, да нельзя: корпус разрушится от звука работающих двигателей! Сегодня мы хотим познакомить вас с очень  сильными  звуками, действие которых сосредоточено в малом объеме. Это сделает их безопасными и позволит легко получить даже в условиях школьного физического кабинета. Вам понадобится лишь круглый ферритовый стержень, из которого делают антенны для карманных приемников, и звуковой генератор.

Ферриты — особый вид керамику, содержащей железо, — способны менять свои размеры при намагничивании. Возьмите стержень длиною 100—120 мм и намотайте в средней его части обмотку внавал из 1000 витков медной эмалированной проволоки диаметром 0,1 мм. Присоедините  ее    к    низкоомному   выходу генератора и сделайте пробное включение. Покрутите ручку настройки, прислушайтесь. Если стержень «поет», все в порядке. Под действием переменного магнитного поля длина его меняется, и в нем возникают звуковые волны. Частично они передаются воздуху, ну а большей частью скачут от одного торца стержня к другому, сами себе мешая. Амплитуда колебания торцов при этом мала.

Но так бывает не всегда. Если на длине стержня укладываются кратные длины звуковой волны (1, 2, 3 и т. д.), амплитуда резко возрастает. Наступает резонанс, сопровождаемый любопытными явлениями. Поставьте, например, стержень вертикально и нанесите на его верхний торец каплю веды. Теперь не спеша меняйте частоту настройки генератора в диапазоне 15—20 кГц. Наступит момент (к нему следует подходить очень плавно), когда капля воды как бы взорвется. Это — резонанс.

Теперь приступим к другому опыту. На верхний торец надвиньте стеклянную трубку длиною 5— 10 см. Желательно, чтобы стержень ее не касался. Генератор пока выключен. Опустите в трубку стальной шарик. Он попрыгает и успокоится, как то и должно быть по закону сохранения энергии. Ведь при каждом подскоке часть его первоначальной энергии теряется. Повторим опыт при включении генератора на резонансной частоте. Вновь опустим шарик в трубку. Вот он ударился о стержень, подпрыгнул еще и еще. Но теперь он уже не успокаивается, каждый прыжок все выше и выше. В чем причина? За время контакта со стержнем он успевает получить несколько толчков. Их хватает, чтобы с лихвой компенсировать потерю энергии. В конечном итоге шарик даже вылетит из трубки. Нельзя ли на этом принципе построить, например, часы? Как? Подумайте.

Следующий опыт — прикрепим к торцу стержня проволоку. Кусочек проволоки миллиметрового диаметра длиною 20 мм согните под прямым углом и припаяйте к кусочку жести, е жесть приклейте тонким слоем эпоксидной смолы к торцу стержня. Получился «карандаш» для рисования… по стеклу. Нужно лишь капнуть на торец смесью воды с мелким наждаком. Проведите теперь стержнем по стеклу так, чтобы кончик проволоки едва его касался. Вы увидите — наш карандаш оставил на нем след. Так можно даже просверлить отверстие,  правда,  хлопотно.

Любопытно, но эффект, позволяющий рисовать на стекле, сохраняется и тогда, когда к стержню присоединяют более длинный кусок проволоки. В одном из опытов он почти не уменьшился даже при подключении целой пятидесятиметровой бухты. Где бы этот эффект применить? Быть может, для создания линий связи? Свойства ее весьма необычны — ей нипочем электрические помехи.

И последний опыт. Тоже с проволокой.   Она   натянута    горизонтально, и на нее надето кольцо. Включаем звук — кольцо ползет к его источнику. Практические применения просматриваются и здесь. Например, внутрицеховая транспортировка мелких деталей. Впрочем, почему только мелких? Вспомним первый закон Ньютона. Если на кольцо действует сила, тянущая его к источнику звука, значит, и на сам источник действует такая же сила, но противоположного направления. Быть может, на этом принципе удастся построить вездеход? Уверяем, знание физических эффектов поможет найти нетривиальные решения.

А.  ВАРГИН. Юный техник.

Другие задачи

Другие опыты и эксперименты

На главную