Теория:

Рассмотрим явление резонанса звуковых колебаний.
 
Обрати внимание!
При резонансе амплитуда установившихся вынужденных механических колебаний достигает наибольшего значения в том случае, если частота вынуждающей силы совпадает с собственной частотой колебательной системы.
Пример:
Допустим, вы шагаете по тонкой доске, перекинутой через речку. Когда частота ваших шагов совпадет с частотой или периодом всей системы (доска-человек), то доска начинает сильно колебаться (гнуться вниз и вверх). Если вы продолжите двигаться такими же шагами, то резонанс вызовет сильную амплитуду колебания доски, которая выходит за пределы допустимого значения системы, и это в конечном счете приведет к неминуемой поломке мостика.
Резонанс может быть вызван и действием звуковых волн.
 
Возьмём два камертона с одинаковыми собственными частотами и поставим их рядом, обратив отверстия ящиков, на которых они укреплены, навстречу друг другу (рис. 1).
Ударяя резиновым молоточком по левому камертону, приведём его в колебание, а затем приглушим пальцами. Мы услышим звук, издаваемый правым камертоном, который отзывается на колебания левого камертона.
Звуковые волны, образованные левым камертоном, дойдя до правого камертона, возбуждают в нём вынужденные колебания. Поскольку собственные частоты колебаний камертонов одинаковы, то имеет место резонанс: правый камертон колеблется с наибольшей возможной амплитудой и издаёт звук.
 
i.png
Рис. 1
 
Если изменить период колебания правого камертона, надев на его ножку небольшую муфточку, то он перестанет отзываться на колебания левого камертона.
При наличии на правом камертоне муфты его собственная частота колебаний меняется, и амплитуда колебаний уменьшается настолько, что звука мы не услышим.
 
Обрати внимание!
Ящики, на которых установлены камертоны (резонаторы), способствуют усилению звука и наиболее полной передаче энергии от одного камертона к другому.
Усиление звука происходит за счёт колебаний самого резонатора и, особенно, столба воздуха в нём. Размеры резонатора подбирают таким образом, чтобы собственная частота воздушного столба в нём совпадала с частотой колебаний камертона. При этом столб воздуха колеблется в резонанс с камертоном, то есть амплитуда его колебаний и соответственно громкость звука достигают наибольших значений.
Камертон, снабжённый резонатором, издаёт более громкий, но менее длительный звук (по закону сохранения энергии).
 
Обрати внимание!
В музыкальных инструментах роль резонаторов выполняют части их корпусов.
В гитаре, скрипке и других подобных им струнных инструментах резонаторами служат деки, которые усиливают издаваемые струнами звуки и придают звучанию инструмента характерную для него окраску — тембр (рис. 2).
 
stroenie_guitary.png
Рис. 2
 
Тембр звука музыкального инструмента зависит не только от формы и размера резонатора, но и от того, из какого дерева он изготовлен, и даже от состава лака, покрывающего его. Тембр определяется также материалом, из которого сделана струна, и тем, гладкая она или витая.
 
Резонаторы имеются и в голосовом аппарате человека.
Источники звука в голосовом аппарате — голосовые связки (рис. 3). Они приходят в колебание благодаря продуванию воздуха из лёгких и возбуждают звук, основной тон которого зависит от их натяжения. Этот звук богат обертонами.
 
img10.png
 
Гортань усиливает те из обертонов, частота колебаний которых близка к её собственной частоте. Дальше звуковые волны попадают в полость рта.
Полости глотки, рта, носа являются как бы продолжением гортани и называются верхними (головными) резонаторы. Те резонаторы, которые находятся ниже гортани – в грудной клетке — трахея, бронхи — нижние резонаторы (грудные).
Для произнесения каждой гласной необходимо особое положение губ, языка и определённая форма резонаторной полости во рту.