Фигуры Хладни

Last modified date

Comments: 0

Существует несколько способов демонстрации стоячей волны, один из них – фигуры Хладни:

2015-03-31 15.11.36

Согласно принципу Арнольда Эрнст Хладни – не первооткрыватель, впервые появление узоров наблюдал Роберт Гук. Но тем не менее в историю рисунок образующийся из-за стоячей волны в пластинке носит имя Хладни. Узор получали посыпая пластинку песком и проводя по краю смычком (википедия):

Движения смычка заставляли пластинку колебаться на некоторой резонансной частоте. Пластинка колеблется волнами, волна добегая до края отражается от него и бежит обратно, интерферируя сама с собой. В установке на фото пластинка колеблется под действием электромагнита. Если подобрать частоту так, чтобы на ней укладывалось целое число полуволн, то сформируется рисунок:

2015-03-31 13.24.47 2015-03-31 13.26.04 2015-03-31 13.26.15 2015-03-31 13.26.35 2015-03-31 13.26.51 2015-03-31 15.11.36 2015-03-31 15.18.38 2015-03-31 15.18.51 2015-03-31 15.19.08 2015-03-31 15.19.51

Образуется стоячая волна – на пластинке есть участки где прямая и отраженная волна вместе  складываются усиливаясь – там песок всегда скачет, а есть там где они друг друга гасят – это узлы, в них песок лежит неподвижно. В зависимости от формы пластинки – фигуры могут быть различной формы.  Взять пластинку произвольной формы, посыпать песком, подобрать частоту – и готовы логотипы для брендов)

Так как я видео красивое не сниму, приведу чужое:

А вот еще одно, с другими красивыми опытами:

Разумеется образование стоячей волны важно в конструировании музыкальных инструментов. Вот пример фигур Хладни на корпусе гитары (википедия):

Тут важно отметить, что на видео и на рисунках для простоты указаны частоты округленные до целых, в то время как для образования фигуры важны даже доли герца! Вращая ручку генератора не так просто поймать момент с устойчивым рисунком, особенно когда частота довольно высока.

Ну и для любителей загадок есть такая история. В Шотландии есть рослинская капелла св. Матвея, которая содержит множество тайн и загадок, и еще больше легенд связано с ее именем. В частности на одной из арок есть 213 резных каменных кубов, с вырезанных на них геометрическим рисунком. Многие исследователи пытались понять что зашифровано в рисунках на кубах. Отставной генерал ВВС Томас Митчел, со своим сыном пианистом Стюартом Митчелом предложили оригинальный способ расшифровки послания. Они сопоставили геометрические рисунки с фигурами Хладни, и пришли к выводу что на кубах записаны частоты – ноты.

Подробнее – тут.

Собрав ноты воедино и творчески обработав их они представили миру произведение – “Рослинский Мотет

Если вы хотите поразвлекаться с фигурами Хладни, показать опыт на вечеринке – то вам нужно раздербанить динамик (инструкция) и закрепить на нем пластинку. В качестве генератора можно использовать любой программный генератор сигналов, а вот усилитель придется временно позаимствовать из активной акустики или собрать самостоятельно (можно даже обнаглеть и просто включить динамик в питание через mosfet транзистор, на выходе будет не синусоида, но фигуры Хладни получатся. В установке что на фото в начале поста – выход меандр, а не синус).

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Post comment