Чому метал дзвенить?
Чому метал дзвенить?
По звуку, який видає той чи інший предмет, можна зрозуміти, з якого матеріалу він зроблений. Напевно кожен з нас зможе легко визначити, яка річ впала на підлогу, навіть не дивлячись на неї. Адже різниця між скляною чашкою, дерев'яною дощечкою або металевою ложкою відразу помітна. Але в чому секрет звонкости металу, який звучить голосніше за інших матеріалів.
Як виникає звук?
Щоб зрозуміти, чому метал дзвенить, розглянемо спершу природу виникнення звуку. Це явище фізичного характеру, яке представляє собою поширення механічних коливань в певному середовищі – рідкою, твердою або газоподібної.
Самі ж коливання є пружними хвилями. Вони поширюються під дією пружних сил. В цілому звук можна назвати суб'єктивним поняттям, оскільки залежить він від сприйняття органами слуху. У звуку є 2 основні властивості – це частота і амплітуда. Частота пов'язана з тоном і висотою, а амплітуда – з гучністю.
сприйняття звуку
Простіше кажучи, звук з'являється, коли частки в певному середовищі виводяться зі стану спокою. Відбуваються ледве помітні перепади тиску. Найчастіше ми сприймаємо звуки в повітрі, але вони легко проходять і крізь воду, і через тверді предмети.
Цікавий факт: сприймаються людським вухом звукові коливання знаходяться в діапазоні частот від 16 Гц до 20 кГц. Все, що нижче цього діапазону, називається інфразвуком. Коливання від 21 кГц до 1 ГГц – це ультразвук, а вище 1 ГГц – гіперзвук.
Наприклад, коли людина говорить, повітря з легенів проходить через голосові зв'язки, які створюють коливання і перепади тиску. Наочний приклад утворення звуку – гітарна струна. Дотики змушують її швидко вібрувати і видавати характерні звуки. Але якщо різко припинити руху струни, то пропадуть і вібрації, і звуки.
Цікаво: Що таке швидкість світла, чому вона дорівнює і як її вимірюють? Фото, відео
властивості металу
Будь-який предмет складається з певних матеріалів, а ті, в свою чергу, з найдрібніших частинок. Щоб почути звук, необхідно порушити рівновагу даних частинок, змусити їх вібрувати. З цього виходить, що будь-яка річ може створювати звукові хвилі.
Чому ж тоді удар по металевому предмету викликає гучний дзвін, а, впав рулон тканини, наприклад, тільки ледве вловимий шурхіт? Виявляється, все залежить від типу речовини і його властивостей.
види деформації
Металу властиві численні позитивні властивості. Ймовірно, тому він активно використовується людством у всі галузях з найдавніших часів. Це міцність, довговічність, електро- і теплопровідність, гнучкість та ін.
Але з точки зору звукових коливань, найбільший інтерес викликає пружність металу. Це здатність твердого матеріалу повертати початковий розмір і форму при пружною деформації.
Іншими словами, вплив на металевий предмет змінює його параметри. Однак якщо перестати прикладати силу по відношенню до предмету, то він повернеться до колишнього розміру, формі.
Пружність властива різним матеріалами. Але природа даного властивості у кожного своя. Наприклад, гума розтягується і повертається до вихідного положення за рахунок розтягування полімерної ланцюжка. Вплив сили на метал змушує змінюватися його атомну решітку, після чого вона теж набуває початкову форму.
Хороший приклад – зіткнення двох металевих кришок. Хоч зовні ми не побачимо якихось змін, рівновагу найдрібніших частинок порушено, виникають дуже швидкі вібрації.
Цікаво: Яка швидкість електричного сигналу?
Метали, як правило, однаково добре стискаються і розтягуються
Метал прагне повернутися в первісний стан, але сили пружності діють в ньому занадто активно. Тому протягом частки секунди відбуваються коливання, інтенсивність яких поступово знижується. Навколишнє повітря то стискається, то розріджується, викликаючи характерний дзвін.
Цікавий факт: ще одна цікава властивість деяких металів – пластичність. Можна згинати металевий дріт і вона не зламається. У пластичних металах шари атомів зміщуються, але зв'язку між ними залишаються такими ж міцними. Самі пластичні – золото, срібло, мідь, а найкрихкіші – марганець, цинк, олово.
Примітно, що метали – це досить велика група хімічних елементів і властивості у них різні. Те ж саме стосується і видаються звуків. Частота звукових коливань залежить не тільки від пружності металу, але і від форми, розміру, маси предмета.
Класичні дзвони виготовляються зі спеціальної дзвонярській бронзи (80% міді, 20% олова)
Один з найстаріших музичних і сигнальних інструментів – металевий дзвін. За старих часів особливо цінувалися дзвіниці майстра, яким вдавалося підібрати ідеальний склад, а також зовнішні параметри інструменту.
Метал дзвенить завдяки його пружності. Це властивість речовини при пружною деформації повертати первісну форму і розмір. При впливі на металевий предмет виникають часті і швидкі коливання найдрібніших його частинок, які прагнуть повернутися до стану рівноваги. Відбуваються перепади тиску, які сприймаються нашими органами слуху як дзвін.