Номер 599, страница 89 - гдз по физике 9 класс сборник вопросов и задач Марон, Марон

Механические колебания и волны. Звук. Механические волны. Звук - номер 599, страница 89.

Условие.

599. Если в комнате, в которой стоит рояль с поднятой крышкой, громко пропеть ноту определённой высоты, то рояль отзывается заметным звучанием струн. Все ли струны звучат при этом?

Решение.

Это явление называется акустическим резонансом. Звуковые волны от спетой ноты распространяются в воздухе и действуют на все струны рояля как внешняя периодическая (вынуждающая) сила.

Каждая струна в рояле настроена на свою определённую частоту свободных колебаний (собственную частоту). Эта частота зависит от физических параметров струны: её длины, натяжения и линейной плотности.

Явление резонанса заключается в резком возрастании амплитуды вынужденных колебаний, когда частота внешней силы совпадает с собственной частотой колебательной системы. В данном случае колебательной системой является каждая отдельная струна.

Таким образом, когда человек поёт ноту, её звук имеет определённую основную частоту. Заметно звучать (колебаться с большой амплитудой) будет только та струна, чья собственная частота совпадает с частотой спетой ноты.

Также могут откликнуться, но обычно слабее, струны, чьи собственные частоты кратны основной частоте спетой ноты. Это связано с тем, что любой музыкальный звук, включая голос, содержит не только основной тон, но и набор обертонов (гармоник) с частотами в 2, 3, 4 и т.д. раз выше основной. Например, если спеть ноту с частотой $f$, то отзовется струна с собственной частотой $f$, а также, возможно, струны с частотами $2f$, $3f$ и др.

Струны, чьи собственные частоты далеки от частоты спетой ноты и её гармоник, не войдут в резонанс и звучать не будут.

Ответ: Нет, не все струны будут звучать. Вследствие явления акустического резонанса звучать будут только те струны, чьи собственные частоты колебаний совпадают с частотой спетой ноты или её гармоник.