Опыт 27.   Фигуры Хладни.

1. Фигуры Хладни — 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. Относительно крупные частицы собираются в узловых линиях, где амплитуда колебаний нулевая или относительно мала (это явление наблюдал Э. Хладни). Если частицы относительно малы, то они собираются не в узлах, а в пучностях (это явление было замечено Саваром). Каждому собственному  колебанию (в стоячей волне) пластинки соответствует своё расположение узловых линий.

  В случае прямоугольной (рис. 1)  пластинки они направлены параллельно сторонам или диагоналям.

Фигуры Хладни используются в дефектоскопии  для исследования дефектов или микроскопических трещин в изделии.

                                                                                                  Рис.1.

  Образуются такие фигуры на горизонтальных тонких пластинках (стеклянных, металлических и др.), зажатых или прикрепленных посередине (или в другом месте) и посыпанных мелким сухим песком, когда смычком приводят их в поперечные колебания          ( рис.2).

   При этом песок сбрасывается с тех мест, которые находятся в более сильном колебании (так называемый пучности), и располагается в местах, где колебаний нет или они незначительны (именно, по узловым линиям). Полученные таким образом фигуры могут быть очень разнообразны.

                                                                                                Рис. 2.

Опыт. Рассмотрим установку, изображенную на рис. 3. Она состоит из подставки, на которой вертикально укреплен громкоговоритель. К диффузору громкоговорителя прикреплен стержень, на который одевается металлический диск.

Подключим громкоговоритель в звуковому генератору.

Установим на звуковом генераторе :                   .

•          Шкалу вольтметра  - 63,2 В.

•          Выходное напряжение - 30 В.

•          Внутренне сопротивление - Вкл.

•          Аттеньюатор - Вкл.

•          Умножитель частоты – х 10.

•          Частоту - 1000 ( 100х10) Гц.                                                                    

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                      Рис.3.  

Насыплем на диск манной крупы.  Включим звуковой генератор. В громкоговорителе будет слышен звук. Манная крупа будет немного вибрировать. Начнем постепенно из увеличивать частоту генератора. На диске начнет образовываться фигуры из манной крупы,  которые собираются в пучностях при частоте 1800 Гц. Каждому собственному  колебанию (в стоячей волне) пластинки соответствует своё расположение узловых линий ( рис.4).

                                                                                          Рис. 4.

Аналогичные опыты можно провести и с другими частотами звуковых волн.