Encyklopedyja powszechna (1859)/Akustyka
| <<< Dane tekstu >>> | |
| Autor | |
| Tytuł | Encyklopedyja powszechna |
| Tom | Tom I |
| Rozdział | Akustyka |
| Wydawca | S. Orgelbrand |
| Data wyd. | 1859 |
| Miejsce wyd. | Warszawa |
| Źródło | Skany na Commons |
| Indeks stron | |
Akustyka (z greckiego akuo słyszę), jest część fizyki, objaśniająca prawa powstawania i rozchodzenia się dźwięków i głosu. Brzmienie, głos, dźwięk, huk, szmer, jedném słowem każde wrażenie, które zmysł słuchu odbiera, sprawia pewien rodzaj ruchu, zwany drganiem. Przez jakiekolwiek środki wrażenie do nas dochodzi: przez ciała stałe płynne lub gazy, przyczyna jego jest zawsze taż sama, drganie środków głos przenoszących. Drganie uważać należy za ruch między cząstkami ciała. Ciała sprężyste w jednem miejscu uderzone, potarte, nie poruszają się całe, lecz tylko cząstki bezpośrednio w ruch wprawione, które go udzielają cząstkom następnym, a te dalszym go przesyłają. Ruch zatem cząstek biegnie w ciele, jak fala na wodzie za rzuceniem kamienia. Im ciało jest sprężystsze, a raczej im cząstki ciała poruszone z właściwego im położenia, prędzej i gwałtowniej do niego wracają, tem bieg owej fali cząstek w ruchu będących będzie szybszy. Od tej prędkości zależy prędkość z jaką głos w ciałach przebiega. Jakoż z doświadczeń czynionych nad sprężystością ciał, niemających napozór żadnego związku z rozchodzeniem się głosu, potrafiła matematyka oznaczyć prędkość jego w różnych ciałach, i wartości tak znalezione są zupełnie zgodne z temi, jakie bezpośrednie doświadczenie pokazuje. Część ta fizyki była i jest przedmiotem badań matematyków najznakomitszych zdolności. Laplace, genialny autor mechaniki niebieskiej, nad tą częścią pracując, wykrył własności ciał, ważną rolę w innych częściach fizyki grające. Na jego żądanie i pod jego kierunkiem, bióro długości (bureau des longitudes), zajęło się szeregiem ścisłych doświadczeń nad prędkością, z jaką biegnie głos w powietrzu. Doświadczenia wykonane w 1821 r. w okolicach Paryża, na równinie między Villejuif a Jurissi okazały, że głos przebiega przestrzeń 341 metrów w jednej sekundzie. Doświadczenia te wykonywano za pomocą wystrzałów armatnich w dokładnie oznaczonej odległości, a długość czasu pomiędzy chwilą błysku a chwilą, w której głos dochodził, doprowadziła do powyższego wypadku. Teoryja uczy, że ton jaki wydaje piszczałka organowa pewnej długości, zależy od prędkości z jaką głos porusza się w powietrzu. Z wiadomej zatem długości piszczałki, można również oznaczyć tę prędkość, która zgadza się z powyżej oznaczoną zupełnie inną drogą. Prędkość przebiegu głosu w rozmaitych gazach, zależy od ich gęstości i sprężystości każdemu właściwej. Od tej znowu prędkości zależy ton piszczałki organowej danej długości, nadymanej nie powietrzem lecz gazem. Dla oznaczenia przez doświadczenie prędkości, dość jest używać jednej i tej samej piszczałki nadymanej rozmaitemi gazami. Porównanie tonów tak otrzymanych, da prędkość szukaną. Tym sposobem potrafiono oznaczyć prędkości następujące: w kwasorodzie (tlenie) 317 metrów na 1 sekundę; wodo-rodzie (wodorze) 1269; w kwasie węglanym 261; w tlenku węgla 337; w tlenku azotu 262 i t. d. Nietylko gazy ale i ciała płynne i stałe są zdolne do przeprowadzania głosu. Jak w gazach tak i w ciałach ciekłych istnieje taż sama zależność pomiędzy prędkością głosu a tonem wydawanym przez piszczałkę organową, zatopioną w wodzie, w którą zamiast wdymania powietrza wtłacza się strumień wody. Doświadczenia tak robione dały na prędkość głosu w wodzie 1437 metrów na 1 sekundę, wartość zupełnie zgodną z tą jaką dały doświadczenia robione na wielkich przestrzeniach na jeziorze genewskiem. Ciała stałe stawiają ruchowi większy opór i prędzej do równowagi przychodzą. W nich też fale głosowe poruszają się nierównie prędzej jak w cieczach, a tem bardziej w gazach. Prędkość głosu, w metalach mniej sprężystych jak cyna, jest siedm razy większa od prędkości głosu w powietrzu: w srebrze 9 razy; w mosiądzu 10⅔; w miedzi 12; w drzewie gruszkowém, jesionie, klonie 12—13; w wierzbie i drzewie sosnowém 16; w szkle 16⅔; w żelazie i stali 16⅔; w drzewie jodłowém 16⅔ do 18 razy. Fala drgających cząstek ciała, czyli fala głosowa, spotykając przeszkodę, odbija się w części lub też całkowicie. Prawo, podług którego następuje odbicie, jest toż samo co i dla ciał sprężystych, odbijających się o przeszkody, a mianowicie że: kąt wpadania równy jest kątowi odbicia. Odbicie głosu tworzy wiele ciekawych zjawisk. Pod najprostszą postacią objawia się w echu zwyczajnym, powtarzającym się po pewnym przeciągu czasu, po głosie wydanym. Jeżeli znajduje się wiele przeszkód położonych w nierównych odległościach od miejsca, zkąd głos wychodzi, natenczas odbity powracać będzie od każdej przeszkody w czasie, który jest potrzebny na dojście i wrócenie od każdej z tych przeszkód. Utworzy się w takim razie echo wielokrotne, powtarzające kilka lub kilkanaście razy głos wydany. Głos od jakowéj przeszkody odbity, napotkawszy w powrocie swoim inną przeszkodę, może odbić się od niej i utworzyć echo wielokrotne. Tak między dwiema ścianami równoległemi tworzyć się będzie echo wielokrotne, które głos dopóty powtarza, dopóki przez ciągłe odbicia nie osłabnie tak dalece, że go słyszeć nie można. W budowlach przeznaczonych np. na sale koncertowe, teatra, na obrady publiczne, baczyć należy aby echa utworzone nie mieszały się zapóźno z głosem z ust mówcy lub aktora wychodzącym; owszem należy umiejętnie z praw jakie nam akustyka podaje korzystać, dla wzmocnienia głosu i uczynienia go wyraźniejszym. Sklepienia wklęsłe, głos wychodzący z jednego punktu odbijają i gromadzą do punktu innego. Sale ze sklepieniami eliptycznemi zgromadzają głos, wychodzący z jednego ogniska elipsy w drugiem. W takiej sali osoba dość cicho mówiąca w jednem z ognisk, może być słyszaną w drugiém, kiedy w pośrodku jej nic nie słychać. W naszym kraju podobne własności akustyczne między innemi posiada zakrystyja w kościele katedralnym w Lublinie. Fale głosowe nietylko ulegają odbiciu od przeszkód, które napotykają, ale w przejściu przez środki różnej gęstości załamują się. Czynione doświadczenia z soczewkami zrobionemi z cieniutkiej powłoki z collodium, napełnionemi kwasem węglanym, przekonały o wspomnionem załamywaniu się fal głosowych. Drgania szybko a nie regularnie po sobie następujące, wydawać mogą huk lub szmer, gdy zaś następują po sobie w pewnych równych przedziałach czasu wydadzą ton. Aby drgania ton wydały, muszą się zlewać z sobą a pojedynczo niepowinny być słyszane, potrzeba więc aby następowały po sobie w bardzo krótkich przedziałach czasu. Savart który wielkie w akustyce położył zasługi, okazał, źe w pewnych warunkach ośm drgań na sekundę już w ton ciągły się zlewa, lecz jest jeszcze huk raczej niż ton; gdyż najniższy ton w muzyce używany pochodzi z 32 drgań w jednej sekundzie. W miarę wzrastającej liczby drgań w sekundzie, ton staje się coraz wyższym. Dwa tony, z których w jednym liczba drgań jest dwa razy większa niż w drugim, stanowią oktawę. Stosunek liczby drgań dwóch tonów stanowiących oktawę, jest zatem jak 1:2. Inne tony używane w muzyce a stanowiące gamę, są co liczby drgań, z której powstają, w stosunkach bardzo prostych, dających się wystawić przez ułamki następujące: g1 a9⁄8 h5⁄4 c4⁄3 d3⁄2 e5⁄3 f15⁄8 g2 przykład: jeżeli liczba drgań tonu wynosi 128, liczba ich w tonie a 144, w h 160, w c 171, w d 192, w e 213, w f 240, w g 256. Ucho ludzkie w stosownych okolicznościach potrafi rozróżnić tony, powstające, począwszy od najniższego, z 8 drgań w jednej sekundzie, aż do tonu bardzo wysokiego z 48000 drgań w tym samym czasie, są to granice słuchu ludzkiego. Głos ludzki zawarty jest również w pewnych granicach. Najniższy ton basistów pochodzi z 160 drgań, ton najwyższy sopranów z 2048 drgań w jednej sekundzie. Głos jednej osoby rzadko dochodzi rozciągłością swoją trzech oktaw, zwykle zaś wynosi dwie oktawy. — Znajomość praw akustyki wielkiej jest wagi, nie tylko w muzyce, lecz w budownictwie, medycynie i t. d. Ztąd też starożytni już usiłowali podnieść ją do rzędu nauk. Pitagoras i Arystoteles wiedzieli już, jakim sposobem głos rozchodzi się w powietrzu, a pierwszy odkrył nawet stosunek zachodzący pomiędzy długościami strun i głosem przez nie wydawanym; pomimo to jednak, akustyka jest nauką nowszych czasów. Bakon i Gallileusz położyli jej zasady, a Newton rachunkiem okazał zależność rozchodzenia się głosu od sprężystości powietrza, lub innego .ciała, będącego jego przewodnikiem. Później najznakomitsi matematycy, jak: La-grange, Euler, Poisson i Laplace pracowali nad rozwinięciem tej nauki, lecz dopiero Chladni zrobił z niej systematyczną naukę. W ostatnich czasach akustyka uczyniła w porównaniu z innemi naukami niewielkie postępy. Jednakże i w tym czasie Savart dokładnie oznaczył liczbę drgań, potrzebną, aby ton był wyraźnie słyszany i robił spostrzeżenia nad drganiem skór napiętych. Cagnard de Latour wynalazł tak zwaną Syrenę (ob.) i bliżej zbadał warunki, przy których ciała ciekłe i stałe mogą dźwięk wydawać. Przyczynili się także do postępów akustyki: Trevelyan, Leslie, Faraday, Marx, Wheatstone, Willis. Teoryję głosu rozwinęli dokładniej: W. Weber, Pellisof, Ampere i Strehlke. A. Pr.
