Физика на пальцах

В пятидесятые годы прошлого века исследованиями инфразвука занялись французы. Толчком к исследованиям послужила случайность: сотрудники лаборатории с какого-то момента вдруг начали чувствовать недомогание, некоторые ощущали сильную боль в ушах. В лаборатории звенели стаканы и вибрировали приборы. При этом никакого внешнего звука не слышалось. Поиск источника этих колебаний вскоре дал результат — их вызывал неисправный вентилятор в системе вентиляции соседнего здания. Его скорость упала, и он начал генерировать инфразвук.

Заинтересовавшись этим явлением, руководитель лаборатории Виктор Гавро положил начало целому комплексу исследований. Экспериментаторы начали создавать инфразвуковые генераторы разных частот и смотреть, как они влияют на человека. Источниками служили здоровенные трубы длиной в 24 метра, гигантские свистки, вмурованные в бетон, и полутораметровый «барабан» с прорезью — когда он работал, на потолке трескалась штукатурка. Гавро хотел построить генератор, который бы выдавал колебания частотой в 7 герц, но он просто не уместился бы в лаборатории. По подсчетам исследователей, его диаметр превышал бы 7 метров.

Такие большие размеры излучателей связаны с низкой частотой, то есть большой длиной волны. Если высокочастотные колебания можно получить маленькой дрожащей фитюлькой, то для возбуждения длинных колебаний нужна массивная медленно колеблющаяся штука, своими размерами сравнимая с длиной волны. Так, например, при частоте в 7 герц длина звуковой волны составляет аж 48,5 метров. Такие длинные волны трудно остановить, они, в силу огромности, просто огибают все препятствия и распространяются дальше. А это значит, что от инфразвука трудно защититься. Он легко проникает сквозь стены и может распространяться на тысячи километров почти без затухания.

Считается, что мощный инфразвук может не только вызывать безотчетный ужас, но и убить, так как при облучении частотой в 7 герц возможна остановка сердца. Дело в том, что определенные частоты инфразвука совпадают с резонансными частотами внутренних органов человека.

? А что такое резонансные частоты и что такое вообще резонанс?

Это довольно грозное явление, из-за которого солдатам не разрешают маршировать через мосты. Если рота солдат проходит через мост не в ногу, а вразнобой, мост их, конечно, выдержит. А вот если они будут шагать в ногу, то есть выстукивая каждый шаг синхронно, пролет моста может войти в раскачку и обрушиться.

Иными словами, резонанс — это совпадение собственной частоты колебаний предмета с частотой внешней раскачки. Детские качели представляете себе? Даже самый слабый и глупый малыш может самым маленьким усилием раскачать даже самые тяжелые качели очень сильно — потому что на каждом махе будет всего лишь чуть-чуть подталкивать качели в нужную сторону, с каждым качком все добавляя и добавляя им энергии. Это и называется резонанс — качели качаются с определенной частотой, и дурачок раскачивает их с такой же частотой, отчего амплитуда качаний все увеличивается.

А что такое «собственная частота» предмета? А это частота, на которой он может колебаться. Она зависит от размеров и свойств предмета. Есть, например, такая штучка, как камертон — это двузубая металлическая «вилка» с длинными «зубцами», которая при легком ударе вибрирует, издавая звук определенной частоты. Изменения размеров камертона приводят к изменению частоты колебаний. В результате один камертон колеблется на одной ноте, а второй — на другой.

Два камертона, настроенных на две разные ноты. С помощью таких вот устройств настраивают музыкальные инструменты, сравнивая звучание струны с эталонным звуком камертона

? А что такое резонатор?

Это особая система, в которой происходит накопление энергии колебаний из-за резонанса. Причем система не очень сложная. Гитару видели? Вот ее желтый корпус с круглой дыркой и есть резонатор. Звук струны входит в резонатор, и звуковые волны, отражаясь от его стенок, складываются, усиливая громкость. Такие же (только иного размера) резонаторы есть у скрипки, контрабаса, виолончели. Деревянные коробки-подставки, на которых стоят камертоны, — это тоже резонаторы.