будет остановиться и начать переход по 1 чел. Столь же очевидно, что для того чтобы у моста не создалась пробка и люди, перешедшие мост, успевали снова построиться и продолжать движение прежним темпом, им придется по мосту бежать. Для простоты будем считать, что вся перестройка осуществляется мгновенно и что бегущие люди соблюдают прежний интервал 1 м. В этом случае весь ряд, вытянувшийся в цепочку, должен будет перебежать мост за 1 сек, а каждый из членов этого ряда будет иметь на пробег всего 0,1 сек. Если длина моста 1 м, то для преодоления его за 0,1 сек бегун должен будет развить скорость 36 км/ч.

В результате на нашей дороге ничего не изменится. В любом месте дороги, в том числе и на мосту, будет проходить 10 чел. в секунду. Но скорость движения не будет одинаковой. На дороге она будет составлять 3,6 км/ч, а на мосту 36 км/ч.

Так же обстоит дело и в электронной лампе. В любом месте анодной цепи лампы за одинаковый отрезок времени проходит одинаковое число электронов. Но густота их неодинакова. В проводах они движутся медленно густой массой . В междуэлектродном пространстве лампы строй их становится более редким. Поэтому, чтобы наверстать потерю, образовавшуюся из-за разрежения их рядов, электронам приходится двигаться быстрее.

Электромагнитные колебания, используемые для радиопередач, характеризуют длиной волны или частотой. Пожалуй, большинству радиолюбителей и радиослушателей более привычны и понятны длины волн, а не частоты. Длины волн, например: 1 200, 300 и 42 м, понятнее , чем соответствующие им частоты: 250 и 1 ООО кгц и 7,145 А1гц. 66

Но звуковые колебания мы привыкли определять только И^астотой. Что говорит Вам выражение звуковая волна длиной 2 м? Низкий это тон или высокий? Сразу трудно ндаже сообразить, можем мы слышать звук с такой длиной волны или не можем.

Между тем звуковые колебания, так же как и электро-Рмагнитные, можно характеризовать как частотой, так и длиной волны. Для того чтобы узнать длину электромагнитной волны, надо скорость распространения радиоволн разделить на частоту.

Точно так же надо поступить и для определения длины звуковой волны.

Скорость распространения звуковых волн в воздухе при -[-15° С и нормальном атмосферном давлении 760 мм рт. ст. равна 340 м/сек. Следовательно,

% (длина волны в метрах) = (,зстота в герцах)

Из этого выражения легко найти, что длине звуковой волны 2 м соответствует частота звука 170 гц, так как 340 : 170 = 2. Значит, звуковые волны длиной 2 м мы слышать можем. 170 гц - довольно низкий тон; это примерно самый низкий тон, какой может воспроизвести женский голос.

Какой же длины звуковые волны мы слышим?

ДИАПАЗОН слышимых ЗВУКОВ

1000

10000

tEOOO

Частотный диапазон органов слуха у разных людей неодинаков, в особенности у верхней границы его. Не все слышат писк комара или летучей мыши, трескотню цикад, которым соответствуют частоты 12 000-16 ООО гц. Иные могут наслаждаться полной тишиной южного парка, в то время как для других он будет наполнен трескотней цикад и писком мошкары. Но в среднем человек слышит частоты от 15-16 до 16 ООО гц. Этим частотам соответствуют длины 3 67

волн от 21 >t до 2,1 см. Раскаты грома имеют длину волны около 21 м, а комариный писк - около 2 см.

Человеческий голос способен производить звуковые волны длиной примерно от 4 м до 28 см, считая по основным частотам. Однако звуки нашего голоса содержат много высших тонов (обертонов), придающих ему тембровую окраску, благодаря чему мы можем узнавать человека по голосу. Длина волны обертонов значительно короче основных частот. Общее представление о спектре человеческого голоса может дать следующая таблица.

Наши лучшие радиоприемники воспроизводят без большого ослабления по краям звуковые волны от 5,67 м до 3.4 см (60 - 10 ООО гц).

Звуковые волны мы обычно характеризуем частотой, а не длиной. Объясняется это действительно только привычкой или же нас принуждают к этому какие-либо более веские обстоятельства?

Длина звуковой волны (обозначим ее через К) зависит от скорости распространения звука. Ее можно определить по формуле

где через F обозначена частота колебаний.

Скорость звука в воздухе - величина переменная и зависит от ряда причин: температуры, атмосферного давле-

ния, влажности. Ниже приводится таблица, в которой указаны скорость распространения звуковых волн в сухом i воздухе при нормальном атмосферном давлении, а также соответствующая этой скорости длина звуковой волны.

Температура по 100-градусной шкале

Скорость распространения звуковых волн. м/сек

Длина звуковой волны для частоты 1 ООО гц, см/сек

- 182

- 45

- 20

О 15 20 -f 100

181,5

305,6

342.5

387,3

18,1

30,6

31,8

33,1

34,3

38,7

Числа третьей колонки вычисляются по приведенной выше формуле путем деления w на f = 1 ООО гц.

Из этой таблицы видно, что скорость звука, а вместе с нею и длина звуковой волны довольно сильно зависят от

D50 М/СЕК

температуры. В том интервале температур воздуха, какой фактически наблюдается в условиях средних широт, скорость звука изменяется примерно на Так как на ско-

рость Звука оказывает влияние не только температура, но и степень влажности воздуха и величина атмосферного давления (с увеличением влажности и давления скорость звука увеличивается), фактически возможные изменения длины звуковых волн будут еще больше.

Из сказанного можно сделать вывод, что если бы мы захотели характеризовать звук длиной волны, то нам пришлось бы специально оговаривать температуру, влажность и другие условия, без чего нельзя было бы связать длину волны с каким-нибудь определенным тоном.

В большинстве твердых и жидких тел звук распространяется значительно быстрее, чем в воздухе. Ниже приводятся скорости звука и длины звуковых волн в разных средах.

Как видно из таблицы, в резине скорость звуковых волн примерно в 7 раз меньше, чем в воздухе при обычных температурах, а в стали, стекле и дереве она примерно в 15 раз больше.

Скорость распространения электромагнитных колебаний в пустоте и воздухе практически одинакова и не зависит от температуры, давления и других причин. Но если бы нам пришлось иметь дело с распространением электромагнитных волн в другой среде, где скорость их отличается на заметную величину, то пользоваться длиной волны уже было бы неудобно, так как длины волн не соответствовали бы привычным нам частотам.

Приведем один пример. Скорость радиоволн в пустоте, как известно, равна 300 ООО км/сек (точнее, 299 Л6 км/сек), а в воде - в 9 раз меньше. Частоте 1 ООО кгц в пустоте и воздухе соответствует длина волны 300 л{, а в воде - 33 м. Как видим, разница весьма существенная. Этим объясняются малые размеры телевизионных антенн, погруженных в жидкость.

Сравнительно немногие живые существа, населяющие нашу планету, могут похвастать тем, что они упоминаются в радиотехнической литературе. К ним принадлежит, например, летучая мышь - живой прообраз локационной станции. К ним относится и комар. Чем же знаменит комар?

Комары прославились своим писком. Писк комара по высоте своего тона и силе звука лежит на пределе воспринимаемых человеческим ухом частот и уровней громкости. Поэтому комариный писк часто начинает или замыкает собой акустические таблицы и используется для популярных акустических сравнений и примеров.

Какими же цифрами характеризуется писк комара? Звук, который мы называем комариным писком, порождается крыльями летящего комара. Его частота колеблется в пределах примерно 12-16 кгц. Эти частоты предельны для человеческого уха. Их слышат не все, В детские годы человек слышит более высокие частоты, чем в зрелом возрасте. Поэтому даже в лучших, наиболее высококачественных акустических устройствах не добиваются воспроизведения звуковых частот выше 12-15 кгц.

Мощность комариного писка составляет около 5 X X 10~* эрг/см сек^. Так как 1 эрг'см сек^ = 10 вт/см-сек^, то излучаемая комаром звуковая мощность составляет: 5 . 10 * 10- = 5 10 вт/см сек^. Эта мощность в 20 млрд. раз меньше мощности, потребляемой лампочкой от карманного фонаря.

Но ведь наше ухо воспринимает далеко не всю звуковую энергию, излучаемую комаром, а лишь крайне малую часть ее. Эксперименты показывают, что человек с хорошим слухом слышит писк комара на расстоянии 2 м. Порождаемая комаром звуковая мощность распределяется при этом по сфере радиусом 2 м, площадь которой равна примерно Б 10 см. Мощность комариного писка, приходящаяся на 1 см поверхности этой сферы (1 см - площадь входных каналов ушей), составляет всего 25 10 вт.