Акустический резонанс
Акустический резонанс — это явление, при котором акустическая система усиливает звуковые волны, частота которых соответствует одной из собственных собственных частот вибрации (ее резонансных частот ).
Термин «акустический резонанс» иногда используется для сужения механического резонанса до частотного диапазона человеческого слуха, но поскольку акустика определяется в общих чертах относительно вибрационных волн в материи, [1] акустический резонанс может возникать на частотах за пределами диапазона человеческого слуха. .
Акустически резонансный объект обычно имеет более одной резонансной частоты, особенно на гармониках самого сильного резонанса. Он будет легко вибрировать на этих частотах и менее сильно вибрировать на других частотах. Он «выберет» свою резонансную частоту из сложного возбуждения, такого как импульсное или широкополосное шумовое возбуждение. По сути, он отфильтровывает все частоты, кроме своего резонанса.
Акустический резонанс является важным фактором для производителей инструментов, поскольку в большинстве акустических инструментов используются резонаторы , такие как струны и корпус скрипки , длина трубки флейты и форма мембраны барабана. Акустический резонанс также важен для слуха. Например, резонанс жесткого структурного элемента, называемого базилярной мембраной , внутри улитки внутреннего уха позволяет волосковым клеткам на мембране обнаруживать звук. (У млекопитающих мембрана имеет сужающиеся резонансы по всей длине, так что высокие частоты концентрируются на одном конце, а низкие — на другом.)
Подобно механическому резонансу, акустический резонанс может привести к катастрофическому отказу вибратора. Классическим примером этого является разбивание винного бокала звуком с точной резонансной частотой бокала.
В музыкальных инструментах натянутые струны, такие как лютни , арфы , гитары , фортепиано , скрипки и т. д., имеют резонансные частоты , непосредственно связанные с массой, длиной и натяжением струны. Длина волны, которая создаст первый резонанс на струне, равна удвоенной длине струны. Более высокие резонансы соответствуют длинам волн, которые представляют собой целые доли основной длины волны. Соответствующие частоты связаны со скоростью v волны , бегущей по струне , уравнением
