Исследования в области акустики немецкого физика Эрнста Хладни

Под воздействием звука, давления звуковых волн и вибраций, беспорядочная россыпь песка на листе стекла или другой пластине начинает выстраиваться в точные геометрические орнаменты. Причем, форма рисунка напрямую зависит от частоты звука. Такие фигуры называются фигурами Хладни.

Фигуры Хладни — фигуры, образуемые скоплением мелких частиц (например, песка) вблизи пучностей или узловых линий на поверхности упругой колеблющейся пластинки. Названы в честь немецкого физика Эрнста Хладни, обнаружившего их. Эффекты, являющиеся причинами возникновения фигур Хладни, изучаются киматикой.
Относительно крупные частицы собираются в узловых линиях, где амплитуда колебаниий нулевая или относительно мала (это явление наблюдал Хладни). Если частицы относительно малы, то они собираются не в узлах, а в пучностях (это явление было замечено Саваром и объяснено Фарадеем как следствие акустических течений в окружающей пластинку среде, например, воздухе). В случае микро- и наночастиц, не видимых невооружённым глазом, также установлена зависимость места концентрации частиц от их размера.

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Хладни Эрнст Флоренс Фридрих

Хладни Эрнст Флоренс Фридрих (1756-1827)

До конца XVIII в. появилось уже множество отдельных работ по акустике. Исследования аккорда и диссонанса, измерения скорости звука, математические выводы форм колеблющихся струн — принадлежали в различное время к числу излюбленных занятий физиков. Во второй половине этого столетия Даниил Бернулли и Эйлер изучали колебания стержней, Эйлер и Риккати колебания натянутых перепонок. Даниил Бернулли, Эйлер, Ламберт, Риккати занимались подробными исследованиями звучащих труб. Лагранж тоже опубликовал свои знаменитые акустические работы в Туринских мемуарах. Однако исчерпывающей, систематической разработки, какая, например, не раз выпадала на долю механики или оптики, акустике все еще недоставало. Подобная всеобъемлющая разработка акустики, как особой и самостоятельной дисциплины физики, была впервые произведена Хладни, «отцом акустики».

Примеры фигур Хладни из книги Э.Хладни «Акустика»

Примеры фигур Хладни из книги Э.Хладни «Акустика»

Все, что до тех пор было сделано в акустике, принадлежало либо музыкантам, интересовавшимся музыкальными тонами и инструментами также и с теоретической стороны, либо математикам, смотревшим на акустические проблемы, как на интересные математические задачи. Акустические явления сами по себе, если они не возбуждали музыкального или математического интереса, не были еще, за весьма немногими исключениями, предметам исследования. Хладни первый предпринял опытное исследование всей области звука, и первый создал экспериментальную акустику. Братья Вебер отдают ему в этом отношении полную справедливость, предпосылая своему известному «Учению о волнах» (1825 г.) следующее посвящение: «Нашему высокочтимому другу Хладни, основателю опытной акустики, изобретателю нового рода музыкальных инструментов, первому исследователю упавших на землю метеорических масс».

Больше всех открытий Халди обратили на себя внимание его работы над колеблющимися пластинками и открытие им звуковых фигур. Первое сообщение о них появилось также в его первом сочинении «Entdeckungen über die Theorie des Klanges» (1787). В своей «Акустике» 1802 г. он изложил этот вопрос более подробно, и, наконец, дополнительные данные он привел в позднейшем своем сочинении «Neue Beiträge zur Akustik» (Leipzig 1817) («Новые исследования по акустике»). Получение звуковых фигур так хорошо известно и так подробно изложено в каждом почти учебнике физики. На рисунке выше приведено собрание чертежей из «Акустики» Хладни, которое полнее обычно встречающихся в учебниках; и все-таки здесь представлена только небольшая доля чертежей, вычерченных самим Хладни. В 1787 г. появилось уже 138 изображений квадратных и круглых пластинок; «Акустика» 1802 г. содержит 190 рисунков звуковых фигур, а к 1817 г. к прежним прибавилось еще много новых. Какие ожидания Хладни возлагал на свои звуковые фигуры, об этом можно судить по начальным строкам его сочинения «Entdeckungen über die Theorie des Klanges». «Упругие колебания струн и стержней, где приходится иметь дело с несколькими отдельными кривыми линиями, были уже вычислены различными исследователями с такою точностью и тонкостью, что о них, пожалуй, можно сказать очень мало нового. Напротив, истинный состав звука таких тел, относительно которых нужно принимать в расчет упругие колебания целых плоскостей в нескольких измерениях одновременно, находится еще в полном мраке, так как по этому вопросу не существует ни вычислений, согласных с опытом, ни точных наблюдений. Мне удалось найти средство, при помощи которого всевозможные виды звуков подобных тел, без примеси других, можно не только слышать, но и видеть; и потому я надеюсь сообщением об этих моих наблюдениях дать хоть несколько правильных указаний для более точного исследования этого мало разработанного отдела механики. Я уверен вместе с тем, что неполноту моих замечаний извинит всякий, знающий по своему личному опыту, с какими трудностями приходится на каждом шагу встречаться тому, кто ставит себе целью изучение природы по непроторенным путям».

Степень интереса, по крайней мере, со стороны ученой публики, вполне соответствовала ожиданиям. Лекции и опыты Хладни возбуждали всеобщий и живой интерес; ученые и любители с увлечением повторяли его опыты. Когда Хладни в 1809 г. представил свои фигуры членам Французского национального института, все, и в особенности Лаплас, смотрели на них с изумлением. Наполеон пожелал видеть повторение этих опытов в Тюильерийском дворце и отпустил Хладни 6000 франков для перевода его «Акустики» на французский язык.

Материалы:
1. Первый период физики последнего столетия, Ф. РОЗЕНБЕРГЕР ИСТОРИЯ ФИЗИКИ
2. Фигуры Хладни, Материал из Википедии — свободной энциклопедии

линия

Мастерская целительного звука©

Эффективное продвижение вашего сайта Анализ сайта liveinternet.ru: показано число просмотров за 24 часа, посетителей за 24 часа и за сегодня Счетчик PR-CY.Rank ТОП-777: рейтинг сайтов, развивающих Человека

Реклама
Запись опубликована в рубрике Блог, наука с метками , , , , , . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Один комментарий на «Исследования в области акустики немецкого физика Эрнста Хладни»

  1. Уведомление: Звук с давних пор считался одним из самых загадочных явлений природы | Мастерская целительного звука

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s