32
Из старых опытов
Кандидат физико-математических наук
А. А. ВАРЛАМОВ
Под таким названием мы публикуем статьи о закатных и вместе с тем весыма почитательных опитах по физике, которые проводили любозначительные зимнастически в прошлом веке.*)
Сезодня виманюч читателей предладается рассказ об опытах, плострирующих взаимное влияние водяной струпи и… звука.
Кто из вас не знаком с микрофоном? Вы его видите по телефизору, в театре и кино, пользовесь им во время записи на магнитофонную пленку, его устройство описано даже в школьном учебнике по физике. А вот как сделать водяной микрофон, наверное, знают немного. Да, да, не удивляйтесь. Оказывается, с помощью водяной струпи можно успешно усиливать различные звуки. Сделал этот необучный прибор американец Александер Грейам Белл, который известен миру как один из изобретателей телефонна. Но прежде чем приступить к изготовлению водяного микрофона, познакомимся пользовке с некоторыми свойствами его «усилителя» — водяной струпи.
Если в дне сосуда с водой просверлить небольшое круглое отверстие, то можно заметить, что вытекающая сквозь него струпу воды состоит из двух, различных по своим свойствам, частей. Верхняя часть струпи произрачана и неподвижна настолько, что кажется стеклянной. По мере удаления от источка она становится все тонше, и в точке наиболее сокращенная начинается нижняя часть, переменная по форме и непрозрачная. На первый взгляд эта часть струпи, как и верхняя, кажется непрерывной, монолитной. Однако иногда удается быстро проверсти через палец, не замочив его.
Французский физик Феликс Савар проводил подобное исследование свойств
*) См. статьи А. А. ВАРЛАМОВ в «Кванте» № 10 за 1982 год и в № 5 за 1983 год. (Прим. ред.)
водяных струпи и пришел к выводу, что в самом узком месте водяная струпу перестает быть сплошной и распадается на отдельные капельки. Попробyte убедиться в этом сами, сделав фотографию струпи воды со вспышкой или посмотрев на струпо при стробоскопическом освешении*)
Другим важным открытом Савара было то, что на длину верхней, произной части струпи большое влияние оказывают окружающие звуки. Если влилизи водяной струпи возбудить звуковые колебания определенной частиты, произная часть струпи мгновенно становится мутной**)
СаварObсясил это так. Капли, на которых расположена водяная струпу в
33
своей нижней части, зарождаются еще вверху, у самого ответствия. Представляясь как кольцевыми выступами, по мере удаления от ответствия они проявляются все четче и четче, пока не отделятся совсем. Эти выступы следует друг за другом настолько часто, что производят слабый звук. Музькальная нота, звучащая в унисон с этим звуком, способствует более раннему распадению струи на отдельные капли, то есть переводит произную часть струи в мутную.
Известный вам по предыдушим публикации английский физик Джон Тиндаль повторил в своей laboratorии опыты Савара. Ему удалось создать струю (жилу, по выражению Тиндала), произная часть которого достигала длины около 90 футов (≈27,4 м). При воздействии звука организтуры соответствуют цастий и умеренной силы эта произная жила тут же превращалась в мутную, распадяясь на огромное количество водяных капель.
В одной из статей Тиндаль так описывалает свое наблюдение за padением водяной струи в бассейн с водой: «Когда исходящая струя пересекает жидкую поверхность выше точки перерыва (точки перехода от произной части струи к мутной — А. В.), причем давление не слищком сильно, то она входит в жидкость молча; но когда эта поверхность пересекает струю ниже точки перерыва, то сейчас же слышится журчание и появляется множество пузьрьков. В первом случае не только нет сильного разбрызгивания жидкости, но она вокруг основания жили собирается в кучку, в выступ, где движение противоположно струе». Попытайте повторить эти простые опыты со струей из водопроводного крана и, скажем, тазом с водой. Обратите внимание на напор, под которым струя вытекает из крана.
Описанные свойства водяной струи использует теперь для создания водяного микрофона. Приготовьте медную струку диаметром 2 см и длиной 20 см, кусочек резины от лопнувшего воздействия силиката и несколько стеклянных струок. На боковой поверхности медной струки, отступив на 3 см от верхнего конца, продолжайте ответствие и впаяйте в него патрубок немного меньше диаметра и длиной примерно 3 см. На патрубок наденьте воронку (рупор), склеенную из картона. (В верхине рупора следует сделать небольшую шейку, диаметром чуть превышающим диаметр патрубка, с помощью которого рупор будет крепиться к струбе). Верхний ко-