Лекция I Как распространяется звук И кто ему мешает распространяться
– Дорогая Милочка! Дорогая М.Ф. Каблукова! Дорогие все остальные товарищи телевизоры! То есть телезрители! Вы думаете, что вы живёте в пустом пространстве. Что между вами и, допустим, окном ничего нет. Ан нет! Между вами и, допустим, окном, между Милочкой Каблуковой и её Каблуковой мамой есть воздух. Что же такое есть воздух? Воздух – это такая жидкая вода… То есть такая разбавленная вода, что её почти не видно… Нет, всё не так… Вы когда-нибудь видели чайник?.. Видели. Ну слава богу! Так вот, сначала в чайнике есть вода. Потом она кипит и превращается в пар. То есть была вода, а потом её нет… Нет, то есть она есть, но она уже не вода, она уже пар.
Что такое пар?
Водяной пар – газ, в который переходит вода из привычной жидкой фазы при специальных условиях, допустим, при нагревании. В общем случае пар – газообразное состояние вещества в условиях, когда газовая фаза может находиться в равновесии с жидкой или твёрдой фазами того же вещества. Процесс, в результате которого происходит возникновение пара из жидкой (твёрдой) фазы, называется парообразованием.
Так вот, воздух – это тоже такой пар, только совсем прозрачный. Он повсюду вокруг нас летает. Например, в виде сквозняка, бури, урагана, то есть в виде ветра. Ветер – это воздух, бегущий нам в лицо… Возьмите в руки любой учебник. Лучше всего учебник физики. И помахайте… то есть помахите… нет, помашите им около себя. Вы почувствуете лёгкое сопротивление воздуха. Помашите около своего лица, и вы почувствуете его слабый поток. А давайте мы сделаем так…
Профессор забегал по студии… В это время все телезрители, которые, как загипнотизированные, слушали его лекцию, на некоторое время отлипли от экранов.
Профессор побегал, побегал, поискал вокруг себя и нашёл чьи-то сигареты.
– …Давайте закурим и пустим дым… Правда, курение очень вредно. И те из вас, кто не привык курить, могут задохнуться и не дожить до конца лекции. Но для всех остальных пускание дыма будет полезным. Потому что дым откроет им глаза. Он своим никотином подкрасит воздух, и воздух станет видимым и понятным… Так, я пускаю дым… Вам теперь видно, что меня почти не видно… Это дым плавает в воздухе… хе…хе… кхе… кхе…
Профессор дико закашлялся и объявил:
– Перекур… то есть перекашль… то есть перерыв на пять минут.
Ровно пять минут экран был небесно-синим и оттуда доносился художественный кашель профессора. Постепенно кашель перешёл в продолжение лекции:
– Уважаемые охотники за знаниями, теперь вы окончательно поняли, что такое воздух. И особенно что такое свежий воздух. Переходим к следующему понятию – звук. Итак, З-В-У-К! Вы готовы переходить?
Что такое звук?
Звук – колебательное движение частиц упругой среды, распространяющееся в виде волн в газообразной, жидкой или твёрдой средах. Можно представить звук как колебания плотности среды, распространяющиеся в пространстве, когда при некотором возмущении в среде возникают чередующиеся участки с повышенной и пониженной плотностью. Если среда находится в состоянии покоя, то и звука не будет. Звук, как и любая волна, характеризуется амплитудой и частотой. Амплитуда отвечает за громкость звука, а частота – за высоту звука. Обычный человек способен слышать звуковые колебания в диапазоне частот от 16–20 Гц до 15–20 кГц.
Судя по всему, страна была готова. Потому что профессор решительно начал:
– Давайте мы все как один покричим: «А-А-А». Покричали? Очень мило. Когда мы с вами кричим, у нас в горле колеблется гортань. Она толкает воздух, то есть его отдельные частицы. Они толкают другие частицы, и эта толкотня летит по воздуху от одного человека к другому. Залетает к нему в уши и толкает барабанные перепонки. Они начинают колебаться и передают в голову сигналы. Так мы услышали и поняли, что нам кричат или говорят.
Профессор посмотрел пронизывающим взглядом на всю страну и продолжал:
– Вы когда-нибудь бросали в пруд старые ботинки?.. А? А консервные банки?..
Страна молчала.
– Никогда не следует этого делать. Но если вы бросите в воду, например, корочку хлеба для рыбок, вы увидите круги, которые расходятся от центра падения.
Вдруг профессор Чайников закричал:
– Ба! Да у нас рядом с Центральным телевидением есть Останкинский пруд. Немедленно все туда – будем бросать!!!
Он открыл тяжёлую дверь телестудии и побежал вниз по лестнице. И все осветители со своей аппаратурой, все операторы с камерами сломя голову помчались за ним, хотя ещё секунду назад никто из них никуда бежать не собирался. Вот как умел увлечь народ знаменитый профессор!
Почему на воде всегда круги, а не квадраты или треугольники?
Волны на воде не совсем круглые, но близкие к таковым. Брошенный в воду предмет создает движения, передаваемые от одних частиц жидкости к другим, порождая волны. Каждая точка волны является источником вторичных сферических микроволн. Огибающая фронтов всех созданных микроволн становится фронтом волны в следующий момент времени. В непосредственной близости к предмету волна будет соответствовать геометрии предмета. В дальнейшем волны от плоских участков останутся плоскими, а от углов будут расходиться дуги окружностей, и чем дальше волна, тем окружности будут больше. И уже на большом удалении от предмета будет практически круглой.
Лестница была крутая, и один оператор с телекамерой полетел вниз через шесть ступенек и налетел на осветителя с фонарём. Осветитель был с одним фонарём, а стал с двумя фонарями.
Хорошо, что он не стал давать сдачи своим осветительным прибором, а то бы количество фонарей здорово увеличилось. А это ни к чему, потому что на дворе стоял ясный день.
Вся телебригада подбежала к Останкинскому пруду, и профессор Чайников стал бросать в воду корочки хлеба. Он бросил вверх одну корку и закричал:
– Смотрите, какие сейчас будут круги!
Но кругов не было, потому что корку в воздухе подхватила чайка, а корки кончились. Профессор Чайников послал в буфет молодого редактора – Марину Рубинову – купить ещё пять корочек. Она прибежала через пять минут и сказала:
– Корки кончились, есть только пирожные. Я купила пять штук.
– Давайте! – яростно закричал Чайников.
Ему позарез нужны были круги. Он стал кидать в воду пирожные.
Но чайки ещё больше обрадовались. Их налетело столько, что никаких пирожных не хватит.
Профессор ещё больше рассердился. Он снял ботинок и бросил в чаек ботинком. Ботинок чайки перехватывать не стали, и он спокойно шлёпнулся в воду. От него пошли долгожданные круги. Но профессор забыл о кругах. Он сердился на чаек:
– Вот я вам, бестолковые птицы! Безмозглые летающие существа! Всю лекцию мне сорвали!
Он кинул в них второй ботинок. А среди бестолковых чаек летела одна бестолковая ворона. Она подхватила второй ботинок и стала летать, брезгливо держа его в клюве.
– Отдай! – кричал кипящий профессор. – Отдай! Я тебе сейчас!
Ворона полетела на самый центр пруда и там бросила ботинок в воду. От него пошли ровные круги, и все поняли, что хотел сказать профессор про звуковые волны.
На этом первая лекция профессора Чайникова о звуковых волнах закончилась.
Что хотел рассказать о звуковых волнах профессор?
Звуковые волны, подобно волнам на поверхности воды, распространяются от источника возмущения в разные стороны с одинаковой скоростью.
