Акустика и настройка музыкальных инструментов

Автор: admin | | 17 Апр 2011 8:16

Звуковые колебания в трубах интересовали и Эйлера. Молодой швейцарец еще в 1727 году, когда ему было всего 20 лет, в своей «Диссертации о физике звука», написанной в Базеле, рассматривал гармонические тоны в трубах. Физическая сущность процессов в трубах уже тогда была правильно объяснена Эйлером, и это объяснение не отличается от того, которым пользуются сейчас.

Вклад Эйлера в развитие музыкальной акустики долгое время недооценивался, и его огромное влияние на развитие акустики вообще признано лишь сравнительно недавно. Из духовых музыкальных инструментов Эйлера особенно интересовала флейта. Работы Эйлера 1759 и 1766 годов посвящены проблемам звуковых колебаний в трубах. По этому вопросу между Эйлером и Лагранжем велась оживленная переписка. Лагранжу в 1759 году удалось теоретическим путем рассчитать приблизительное значение частот гармонических тонов открытых и закрытых органных труб.

Наконец, в XVIII веке была заложена основа теории распространения звуковых волн в воздухе. И опять же трудами Эйлера, Д’Аламбера и Лагранжа. Сейчас уже невозможно установить с точностью роль каждого из них в деле создания этой теории. Д’Аламбер, например, в 1747 году вывел волновое уравнение для струны и указал, что оно может быть применено и к звуковым волнам. Однако никаких подробностей он при этом не сообщил. Эйлер близко подошел к волновому уравнению в работе «О распространении звука» (1759) и мог бы получить точное решение, какое было получено в XIX веке, если бы математическая ошибка не увела его в сторону. Физика же звукового явления была дана им точно.

Отцом экспериментальной акустики по праву считают Эрнеста Хладни (1756—1827). Наибольшую известность принесли Хладни опыты по исследованию колебаний пластин с помощью открытого им метода акустических, или звуковых «фигур», которые произвели огромное впечатление на современников. Сейчас их называют «фигурами Хладни». Свой метод, заключающийся в том, что песок, покрывающий тонким слоем колеблющуюся пластинку, указывает расположение узловых линий, Хладни изложил в знаменитом трактате «Открытия в теории звука», изданном в Лейпциге (1787). Эти экспериментальные исследования являются до сих пор образцом изящного эксперимента; они поставили новую задачу математической физике — задачу о колебании мембраны.

В музыкальной акустике «фигуры Хладни» — историческая веха. Хладни наглядно показал, что узловые линии наблюдаются не только на струне, но и существуют на пластинках и мембранах. Но этим не исчерпывается вклад Хладни в акустику. Он первым исследовал колебания вилочного камертона, установил законы колебаний стержней при различных способах возбуждения — посредством удара, трения и т. д., исследовал продольные волны в твердых телах, заннмался проблемой измерения скорости звука в твердом теле, открыл крутильные колебания стержней.

Наконец, Хладни вслед за Савером выполнил новые экспериментальные измерения верхней границы слышимости звука. По Хладни эта граница соответствует 22 000 колебаний в секунду, что почти в два раза выше границы, данной Савером. Надо сказать, что эти измерения (естественно, с применением более совершенных методик) производятся до сих пор и диапазон слышимости по частоте в различной литературе по акустике указывается различный. Знаменитое руководство Хладни «Акустика», в котором он описывает все основные сделанные им открытия в экспериментальной акустике, появилось уже в другом столетии — в 1802 году.

XVIII век в истории акустики, и в частности музыкальной акустики, занимает почетное место. Было начато исследование многих акустических явлений на достаточно солидной для того времени теоретической и экспериментальной базе, в акустику врываются и даже, более того, на ее основе разрабатываются выдающиеся идеи зарождавшейся высшей математики и математической физики.

Отзывов нет »

Комментариев пока нет.

Ваш отзыв