Звук - учение о З. - акустика. Мы отличаем шум от тона. Притом еще
всякий З. характеризируется высотою, силою и оттенком. Каков бы ни был
источник З., можно различными приемами не только доказать, что звучащее
тело находится в состоянии колебательного движения, но и определить
число колебаний его в одну секунду. Это можно сделать: 1) графическим
способом, сосчитав число зигзагов, образованных на поверхности
вращающегося цилиндра в известный промежуток времени каким либо легким
острием, прикрепленным к звучащему телу; 2) акустическим способом, при
помощи так называемой сирены Каньяра-Латура, зубчатого колеса Савара,
монохорда, сонометра Шейблера и т. п.; 3) оптическим способом Лиссажу,
манометрическими огоньками Кёнига и т. д. Высота З. зависит от числа
колебаний. Пределы слышимых колебаний для различных лиц и условий
неодинаковы. Самым низшим З. соответствуют числа колебаний от 10 до 28 в
1 секунду, а самым высоким - от 30000 до 40000. Интервал,
соответствующий двум тонам, из которых один обладает числом колебаний в
2 раза большим, нежели другой, называется октавой; отношения же между
числами колебаний 3:2, 4:3, 5:4, 6:5 соответствуют последовательно
интервалам квинте, кварте, большой и малой терциям. Трезвучие мажорного
аккорда состоит из примы 1, большой терции 5/4 и квинты 3/2; минорный
аккорд составляют интервалы 1, 6/5 и 3/2. Интервалы мажорной гаммы : 1
9/8 5/4 4/3 8/5 5/3 15/8 2. Интервалы минорной гаммы: 1 9/8 6/5 4/3 3/2
8/5 9/5 2. Тоны, числа колебали которых по отношению к некоторому
основному тону 1 образуют последовательно ряд 2, 3, 4, 5 и т. д.,
называются высшими гармоническими тонами (или обертонами) относительно
основного тона.
Оттенок З. или тембр зависит именно от того, что во всяком З. вообще
основной тон сопровождается в большем или меньшем числе высшими
гармоническими тонами. Так, звучащая струна колеблется не только просто
целиком, но и каждая ее часть в большей или меньшей степени колеблется
отдельно, усложняя, таким образом, общую форму колебания струны, от
чего, следовательно, и должен зависеть оттенок З. Эти сложные колебания
струны можно наблюдать и изучать при помощи вибрационного микроскопа
Гельмгольца. От числа и силы высших тонов, примешанных к основному тону,
зависят и гласные З. человеческого голоса.
Сила З. в данном месте есть количество звуковой энергии, проходящей в
единицу времени через единицу площади, перпендикулярной к направлению
распространения З. На основании этого определения можно вывести формулу:
Е = 2p2rwа2N2, в которой r есть плотность среды, w скорость
распространения З., a амплитуда колебаний, N число колебаний в 1
секунду. Отсюда следует, что при постоянном N сила З. пропорциональна
квадрату амплитуды колебаний и произведению из плотности среды на
скорость распространения в ней З. Кроме того сила З. обратно
пропорциональна квадратам расстояния данного места от источника З.
Некоторая часть З. энергии должна также тратиться в среде на внутреннее
трение и преобразовываться в теплоту. Что звукопроводность различных тел
неодинакова, можно убедиться простыми опытами. В пустом (безвоздушном)
пространстве З. вовсе не распространяется. В водороде - весьма слабо.
Жидкости и твердые тела гораздо лучше проводят З., нежели газы. К лучшим
проводникам З. принадлежат стекло, сталь, дерево. Между металлами худший
проводник - свинец. Дерево значительно лучше проводит З. вдоль волокон,
нежели поперек их. Мягкая резина, сердцевина бузины относятся к самым
худым проводникам З. Опытами доказано, что можно считать
звукопроводность (подобно электропроводности) прямо пропорциональною
площади поперечного сечения тела и обратно пропорциональною длине его.
Скорость З. в свободном воздухе, на основании более точных
наблюдений, равняется 332,5 метрам при 0°. Вычисление дает тоже самое из
формулы:
(где р упругость, D плотность воздуха и есть отношение теплоемкостей
воздуха при постоянном давлении и при постоянном объеме. Затем g
ускорение тяжести, d плотность ртути, a коэффициент расширения воздуха,
t температура, d плотность сухого воздуха при 0° и 76 с. м. давления, f
упругость водяных паров в воздухе и h барометрическая высота). С
повышением температуры скорость З. возрастает. Она не зависит ни от
высоты, ни от силы З. Скорость З. в трубах меньше, чем в свободном
воздухе, в особенности в трубах или каналах малого поперечника. Скорость
З. в воде, по опытам Колладона и Штурма, 1435 м. При +8°. В твердых
телах, хорошо проводящих З., скорость З. еще значительнее. Так в стекле,
алюминии, стали - ок. 5200 м.; в чугуне 4300 м., в меди 3750 м.; в
свинце же гораздо меньше, именно 1200 м. В каучуке (резине) - изоляторе
З. - скорость З. раз в 10 меньше, нежели в воздухе. В дереве, вообще,
скорость З. почти такая же, как в металлах, притом она больше по
направлению волокон (фибр). Так, напр., в ели скорость З. вдоль волоков
в 2,2 раза больше, чем поперек; в сосне - в 1,6 раза больше; в дубе - в
1,36 раза.