Фигуры Хладни (Snirjd }lg;un)
Фигу́ры Хла́дни — фигуры, образуемые скоплением мелких частиц (например, песка) вблизи пучностей или узловых линий на поверхности упругой колеблющейся пластинки. Названы в честь немецкого физика Эрнста Хладни, обнаружившего их. Эффекты, являющиеся причинами возникновения фигур Хладни, изучаются киматикой.
История
[править | править код]В 1787 году Эрнст Хладни в своей книге «Открытия по теории звука» описал эксперименты с металлическими пластинами, посыпанными песком. Эти опыты показали, как вибрации звука формируют фигуры Хладни, отражающие свойства стоячих волн.
В XIX веке скрипичные мастера применяли этот метод для проверки дек. Песок, насыпанный на поверхность дек, под воздействием звука образовывал фигуры, которые демонстрировали их вибрационные характеристики. Это позволяло мастерам сравнивать и настраивать деки для достижения высокого качества звучания[1].
Расположение частиц
[править | править код]Относительно крупные частицы собираются в узловых линиях, где амплитуда колебаний нулевая или относительно мала (это явление наблюдал Хладни). Если частицы относительно малы, то они собираются не в узлах, а в пучностях (это явление было замечено Саваром и объяснено Фарадеем[2] как следствие акустических течений в окружающей пластинку среде, например, воздухе)[3][4]. В случае микро- и наночастиц, не видимых невооружённым глазом, также установлена зависимость места концентрации частиц от их размера[5].
Галерея изображений фигур Хладни
[править | править код]Фигуры Хладни на квадратной пластине, закреплённой в центре, полученные на разных модах колебаний
| Образование фигур Хладни на пластинах различной формы (видео) | |||||
|---|---|---|---|---|---|
См. также
[править | править код]- Стоячая волна
- Пучность
- Резонанс
- Внешне схожие явления, вызываемые другими причинами:
- Фигуры Лиссажу
- Зыбь и Рябь
- Формирование ребристого песчаного дна и Гигантская рябь течения
Ссылки
[править | править код]- Ernst Florens Friedrich Chladni : Born 1756 Died 1827 // Oxford Dictionary of Scientists : [арх. 10 декабря 2012]. — Oxford Univ. Press, 1999. — P. 101.
- Фигуры Хладни. Видео на YouTube.
- Фигуры Хладни. Видео на YouTube.
- Астронет. Хладни Эрнст Флоренс Фридрих
Примечания
[править | править код]- ↑ Chladni Plates. Дата обращения: 25 ноября 2024.
- ↑ Faraday, M. On a Peculiar Class of Acoustical Figures; and on Certain Forms Assumed by Groups of Particles upon Vibrating Elastic Surfaces // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. — 1831. — Т. 121. — С. 299−340.
- ↑ Физический словарь / Гл. ред. П. Н. Беликов. — М. : ГОНТИ НКТП СССР, 1939. — Т. 5. — Стб. 599.
- ↑ Фабер, Т. Е. Гидроаэродинамика. — М. : Постмаркет, 2001. — С. 339−340. — 560 с. — ISBN 5-901095-04-9.
- ↑ Dorrestijn, M. Chladni Figures Revisited Based on Nanomechanics / M. Dorrestijn, A. Bietsch, T. Açıkalın … [и др.] // Physical Review Letters. — 2007. — Vol. 98, no. 2 (8 января). — doi:10.1103/PhysRevLett.98.026102.
Трусов Л. А. Сортируем частицы звуком (24 января 2007). — Обзор статьи. Дата обращения: 6 мая 2013. Архивировано 16 июня 2013 года.