Сегодня пятница, а значит в моем блоге выходит очередной выпуск “
Клуба почемучек“. Сегодня я отвечу на вопрос Наташи и ее дочки Аси (3,5 лет) “
Почему воет и свистит ветер?” . Помните, у Маршака?
Дуют ветры в феврале,
Воют в трубах громко.
Змейкой вьется по земле.
Легкая поземка.
Или описание зимнего вечера у Пушкина:
Буря мглою небо кроет,
Вихри снежные крутя;
То, как зверь, она завоет,
То заплачет, как дитя,
То по кровле обветшалой
Вдруг соломой зашумит,
То, как путник запоздалый,
К нам в окошко застучит.
У нас сейчас хоть и не февраль, а ветры дуют такие, что все вокруг воет, поет и свистит. Отгадайте загадку: “Летает, а не птица, воет, а не зверь”. Правильно, это ветер. В одном из выпусков Клуба мы с вами уже разбирали, почему дует ветер и делали флюгер для определения направления ветра. А вот почему же воет ветер, ведь у него нет ни рта, ни языка? Это мы узнаем сегодня.
Давайте сначала разберемся, как получается звук.
Возьмите канцелярскую резинку. Натяните ее потуже между пальцами. И пусть ребенок зацепит ее. Резинка мелко-мелко задрожит, и мы услышим звук!
|
Рождение звука |
Звук – это вибрация. Резинка дрожит, и качает собою воздух, создавая в нем волну. Эта волна катится так же, как катятся волны по воде, если мы будем болтать в ней рукою. И в конце-концов воздушная волна достигает нашего уха. А внутри уха есть такая перегородочка – барабанная перепонка. Волны воздуха качают ее, вибрация барабанной перепонки передается по специальным косточкам к слуховому нерву, а наш мозг преобразовывает ее в звук.
Мы слышим не любую вибрацию. Чтобы воздушная волна стала нам слышна, она должна иметь определенную частоту. То есть скорость дрожания источника звука должна быть больше одной величины и меньше другой. Если что-то дрожит 16-20 раз в секунду, то мы слышим это как “низкий” звук, гудение. Если что-то дрожит 10-20 тысяч раз в секунду, то мы слышим это как “высокий звук”, тоненький писк.
Не все слышат так. Например, бабочка воспринимает звук от 8 тысяч до 160 тысяч колебаний в секунду. То есть, она не услышит человека, говорящего басом. Но услышит ребенка со звонким писклявым голосом. Но еще более удивительно то, что она услышит такие тонкие звуки, которые уже не слышны нам!
|
Эта бабочка слышит то, что не можем услышать мы |
Так почему же мы слышим голос ветра? И почему у него такие разные голоса?
Когда ветер дует медленно, он просто огибает, обтекает все препятствия, которые встречаются ему на пути. Например, ветви деревьев, провода. И мы никакого звука не слышим. Но если скорость ветра высока, то давление воздуха на препятствия возрастает, потоки ветра об них рассекаются, создаются вихри, которые заставляют провод или ветку мелко-мелко дрожать. И мы слышим свист.
Возьмите тонкую и длинную ветку. Попробуйте ею медленно помотать из стороны в сторону. Мы ничего не услышим.
Но если мотать веткой быстро-быстро, то мы услышим свист. Такой же как от ветра. Только во время ветра воздух сам летит на ветки, а в опыте нам пришлось сделать так, чтобы ветка летела в воздухе.
Похожее явление происходит, когда ветер с силой пролетает через узкие щели в окнах и дверях. Он в них свистит и пищит.
Давайте сделаем свисток, который будет свистеть как ветер. (Я показывала его в статье “
Самодельные музыкальные инструменты“). Для этого надо взять колпачок от ручки или фломастера, отрезать у него донышко, чтобы получилась трубка. И натянуть поперек конца трубки полоску резинки, вырезанную из воздушного шарика. Полоска должна оставить по краям дырки небольшие щели, чтобы в них проходил воздух. Теперь, если мы начнем дуть в свободный конец трубочки, то ветер будет пролетать через узкие щелочки, заставляя вибрировать края резинки. И мы услышим тонкий писк.
|
Самодельный свисток |
А как у ветра получается воющий звук? Такой звук обычно возникает в трубе. Например, у нас в квартире из вентиляционного отверстия в ветреные дни можно услышать жуткие завывания. Как они получаются?
Возьмите обычную пластиковую бутылку. Поднесите ее к губам под небольшим углом и подуйте вдоль горлышка (не внутрь). Что вы услышите? Вой ветра! Почему мы его слышим? Поток выдуваемого нами воздуха частично попадает в бутылку, а частично проходит мимо. Из-за разности скорости потоков у горлышка давление воздуха повышается, поэтому поток воздуха в горлышко прекращается, давление падает, поток снова начинается. И из-за этих колебаний возникает воздушная волна, которую мы слышим как гудение.
|
Гудящая бутылка |
Когда-то давным-давно один человек, проходя мимо пруда, услышал мелодичное гудение. Он очень удивился и пошел проверить, кто это поет в тростнике. Но никого там не нашел. Тогда он пригляделся и увидел, что этот звук издает на ветру надломленная трубочка тростника. Он срезал эту трубочку и стал сам в нее дуть – так получилась первая дудочка! Со временем, пробуя разные способы, люди придумали десятки различных музыкальных инструментов, основанных на этом принципе. Можно, например, в тростинке проделать несколько отверстий. Открывая-закрывая их, можно получить разную высоту звука. Так возникла флейта.
|
Продольная флейта |
А можно сложить вместе несколько трубочек разной длины – получим разные “голоса”, расположенные в один ряд. Этот инструмент называется флейта Пана. В честь древнегреческого козлоногого бога Пана, покровителя пастушества, плодородия и дикой природы. На этой флейте играли пастухи, бродя за своими стадами по горам и долинам Греции. (Как сделать флейту Пана из коктейльных трубочек, я показывала здесь).
|
Флейта Пана |
Так же на принципе изменения давления воздуха действуют обычные свистульки, свистки и дудочки.
Но бывает, что рядом нет ни проводов, ни деревьев, ни щелей или труб, а ветер воет на разные голоса. Например, в степи. Летом этот вой и свист возникает от того, что трава рассекает воздух. Кроме того, такой вой может возникнуть от трения больших воздушных масс, внутри которых есть неоднородности. Например, снежинки, если дело происходит зимою.
|
Сверчков Н.Е. Ямская тройка, застигнутая метелью |
Надеюсь, у Аси получилось самой посвистеть и погудеть, и теперь ей стало понятнее, почему воет ветер 🙂
Архив прошлых выпусков “Клуба почемучек” можно посмотреть
ЗДЕСЬ.
А еще про наблюдение за погодой и природными явлениями, можно найти по тегу “метеостанция“.
Материалы по теме:
Классная физика. Звуковые волны. http://class-fizika.narod.ru/9_26.htm
Б.Н.Суслов. Звук и слух. http://www.e-reading-lib.org/bookreader.php/139731/Suslov_-_Zvuk_i_sluh.html