Еще задачка по физике, легкая

[taki_net]

Иерихонская труба

Хорошо известный эффект "резонатора звука": если источник звука поместить внутрь или около "ящика" определенных размеров, тональность звука меняется, чаще всего определенную частоту слышно гораздо громче. Московский строитель рассказывал мне, что как-то в промышленном здании на шоссе Энтузиастов поставили вытяжную вентиляцию в виде труб с жесткими заглушками в концах. Равномерный негромкий шум, доносившийся из цеха - сменился жутким ревом гигантского, плохо настроенного органа, не дающего спать домам в округе.

Внимание - первый вопрос: что происходит с общей ЗВУКОВОЙ энергией, выделяемой во внешнюю среду источником звука после этой операции? Уменьшается, увеличивается, остается неизменной?

Второй вопрос: как связан ответ на первый вопрос с легендой о роте, шагавшей в ногу и обвалившей мост, а также с легендой об иерихонской трубе?

Комменты скринятся.

Update

ИМХО, правильный ответ такой: звуковая энергия уменьшается, но неравномерно по частотным диапазонам. А именно - на частотах резонанса почти не уменьшается, на "плохих" частотах глушится сильно, переходя в тепло. Из-за этого во всем наборе звуков (шуме) остаются только "чистые ноты", которые на слух воспринимаются громко.

Мост в байке о роте, идущей в ногу - играет роль такого резонатора. Нерезонирующие частоты в основном уходят безвозвратно в безвредное для моста тепло, резонирующие - обратимым образом переходят в механическую энергию (упругого сжатия + кинетическую), которая и разрушает мост.

Комменты расскринены.

Comments

[bgmt.livejournal.com]

Мне кажется, что никто здесь не учитывает, что это не граничная задача с заданными граничными условиями, а задача про интерфейс между двумя системами. Все воспринимают источник (кроме katya_t) как заданный, внешнюю силу. Но он тоже находится в условиях граничной задачи. Для иллюстрации заменим воздух вязкой средой: источник не сможет рассеивать то же количество энергии, он просто будет демпфирован, он будет меньше излучать. Я не решал, конечно, этой задачи - её следовало бы просто решить, и это, конечно, давно кто-то сделал. Я думаю, что окажется, что на резонансной частоте у источника отбирается больше энергии - даже если никакой "перекачки", по katya_t, нет, и свободному источнику всё равно, на какой частоте излучать. Это единственное, мне кажется, объяснение случая с громкостью: рассуждения, что монохроматический звук кажется громче, проходят исключительно если он до того излучал существенную часть энергии на неслышимых или плохо слышимых частотах. В случае с трубой это трудно себе представить.
Что же до роты солдат, то там этот эффект тоже имеет место (передача энергии ногой мосту разная в зависимости от совпадения или несовпадения фаз), но он микроскопичен (вплоть до разрушения, скорости колебания моста ничтожны, а это единственное, что влияет на передаточный интерфейс). Поэтому там можно говорить о том, что та же энергия, которая до того тут рассеивалась в тепло через посредство широкого спектра гармоник колебаний моста, концентрируется в одной гармонике. Хотя... Для этого нужен механизм перекачки. Так что может быть, несмотря на микроскопичность колебаний моста, работа, совершаемая ногой, будет всё же большей на резонансной частоте (просто за счёт увеличения пути, на котором приложена сила), то есть опять будет больше энергии отбираться у источника. Без расчётов не сказать.