2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Эта тема закрыта, вы не можете редактировать и оставлять сообщения в ней. На страницу Пред.  1, 2
 
 Re: Источник энергии в резонаторе Гельмгольца
Сообщение16.10.2021, 00:49 


17/10/16
1297
zykov
Да, рупор формирует направленность. Но кроме того, он согласует излучататель звука со свойствами среды (своего рода акустический трансформатор). Поэтому рупор действительно позволяет снимать больше мощности с того же излучателя в заданной среде. Это не очевидно с первого взгляда, я тоже раньше считал, что рупор просто концентрирует звуковую энергию.

JohnDow
Иногда мы имеем систему, собственная энергия колебаний которой кажется не адекватной внешнему воздействию. Например, те же качели, если трение в них мало, можно малыми толчками раскачать до большой амплитуды. Это пример накопления энергии в резонирующей системе. Здесь энергия не излучается вовне, в просто медленно накапливается, и это выглядит эффектно. Мощность источника колебаний при этом может оставаться постоянной и сколь угодно малой, все равно энергия будет накапливаться в системе, ведь ее излучение и рассеивание нулевое. Вот в вашем видео резонатор Гельмгольца, вероятнее всего, так и работает. Он не излучает. Если бы было иначе, не пришлось бы ставить вертушку, резонанс явно проявлялся бы, как значительное увеличение громкости звука. Это пример накопления. Малый поток энергии накапливается.

Иногда мы имеем потенциально мощный источник колебаний, но помещенный в такие условиия, в которых он не может реализовать эту мощность. Скажем, динамик большой мощности, помещенный в среду с низкой плотностью (или даже вообще в вакуум). Или динамик малого диаметра, работающий на слишком низкой для такого диаметра частоте. Есть способы согласовать такой источник со свойствами среды так, чтобы он смог излучать ту мощность, на которую способен. Например, приделать к нему рупор. Система "источник + рупор" начинает излучать больше энергии, чем просто сам источник, потому, что в системе "источник + рупор" источник потребляет больше мощности, чем когда он работает сам по себе. Здесь поток энергии излучения равен потоку энергии, потребляемому источником и тогда, когда источник работает сам по себе, и тогда, когда он работает вместе с рупором. Это пример согласования. Мы создаем условия для лучшего сьема энергии с источника.

Наконец, можно согласовать источник со средой при помощи резонансного устройства. В этом случае мощность излучения этой системы возрастает на частоте резонанса, потому что именно на ней источнику удается излучать больше всего энергии.

Во всех случаях в системе нет никакого другого источника энергии, кроме излучателя. В некоторых случаях кажется, что поток энергии из системы превышает поток энергии в нее от источника. Обычно, тут два объяснения. Либо система просто не излучает энергию (а кажется, что излучает), либо поток энергии от источника (или его КПД) в некоторых условиях увеличивается (а этого не замечают).

 Профиль  
                  
 
 Re: Источник энергии в резонаторе Гельмгольца
Сообщение16.10.2021, 17:26 


09/10/21
13
Цитата:
Иногда мы имеем потенциально мощный источник колебаний, но помещенный в такие условиия, в которых он не может реализовать эту мощность. Скажем, динамик большой мощности, помещенный в среду с низкой плотностью (или даже вообще в вакуум). Или динамик малого диаметра, работающий на слишком низкой для такого диаметра частоте.

Или мембрана в открытом пространстве, колебание есть, а излучения нет - КЗ.
Цитата:
Есть способы согласовать такой источник со свойствами среды так, чтобы он смог излучать ту мощность, на которую способен.

Есть такие способы. Убрать КЗ. В электричестве мы бы применили диэлектрическую прослойку, в акустике мы ставим трубу к фронтальной части мембраны(динамика) и предлагаем воздуху не огибать мембрану, а уйти в сторону и там поизлучать. Как заставить трубу нормально излучать это вопрос следующий.
Цитата:
Во всех случаях в системе нет никакого другого источника энергии, кроме излучателя.

А вот здесь я не согласен. и учитывая
amon в сообщении #1535058 писал(а):
JohnDow в сообщении #1535053 писал(а):
... Поэтому к изначальному обсуждению свисток отношения не имеет.

все таки попрошу 1 постец внимания (минута-минуточка, пост - постец).

 Профиль  
                  
 
 Re: Источник энергии в резонаторе Гельмгольца
Сообщение16.10.2021, 18:30 


09/10/21
13
Итак. Пусть есть простейшая дудочка. Она имеет как минимум три отверстия - первое куда дуть(мундштук), второе раструб, и третье. на рисунке это просто "отверстие".
Блокфлейта Наличие остальных отверстий, которые можно открывать и закрывать пальцами опускаем - нас интересует вход, выход и "отверстие". Если мельком рассмотреть все духовые инструменты , то у всех будет как минимум 3 отверстия. Есть исключения, например, горн. Вход, выход и все. Но ... Для извлечения звука из этого инструмента надо губы не полностью прижимать к мундштуку, а создавать некие колебательные движения, чтобы образовалось два отверстия - одно между губами, а второй между мундштуком и губами. И все равно три отверстия. Причем наличие каждого из них в равной степени будет влиять на возникновение резонанса. Закрыв "отверстие" в горне (плотно, без зазоров прижать губы к мундштуку) звука не будет. И при чем тут резонатор Гельмгольца и свисток(имел ввиду с резонатором, такой кругленький, моя ошибка что не оговорил это выше)? А при том, что в свистке раструб и "отверстие" вырождены в один вырез наверху. А в резонаторе Гельмгольца все три отверстия вырождены в одно - горло сосуда. Если допустить, что все вышеперечисленные резонаторы - ягоды с одного поля, то вполне достоверно можно сказать, что поток воздуха через "отверстие" влияет на возникновение резонанса в резонаторе. А там уже и будет ответ на вопрос "откуда дровишки?".

 Профиль  
                  
 
 Re: Источник энергии в резонаторе Гельмгольца
Сообщение16.10.2021, 21:50 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


04/09/14
4511
ФТИ им. Иоффе СПб
JohnDow в сообщении #1535144 писал(а):
Если допустить, что все вышеперечисленные резонаторы - ягоды с одного поля, то вполне достоверно можно сказать, что поток воздуха через "отверстие" влияет на возникновение резонанса в резонаторе.
Если допустить, что моя бабушка является Вашей, то Вы сможете вступить со мной в имущественный спор о наследстве. Я чего-то потерял нить обсуждения. На исходный вопрос об источнике энергии, на мой взгляд, дан исчерпывающий ответ - ее туда снаружи заталкивают, а она умеет складываться в нутро только на резонансных частотах. Если хочется пообсуждать вопрос о том, зачем свистку резонатор, то ответ тоже простой. Резонатор определяет тона и обертона, на которых свисток свистит. Можно и без него, но звук будет противный, как у водопада, и восприниматься как шум. Если хочется обсудить почему свисток вообще свистит, то тоже можно, но сложно - на эту тему до сих пор статьи в серьезных журналах публикуют. Вы уж определитесь.

 Профиль  
                  
 
 Re: Источник энергии в резонаторе Гельмгольца
Сообщение17.10.2021, 01:08 


17/10/16
1297
JohnDow
Ответ на ваш вопрос вам, по моему, ясен.

 Профиль  
                  
 
 Re: Источник энергии в резонаторе Гельмгольца
Сообщение17.10.2021, 09:40 


09/10/21
13
Свистулька Соловей некрашеный, 25 рублей за штуку.
Изображение
В отверстие А мы вдуваем определенное количество энергии (масса воздуха за период колебаний резонатора, скорость - примерно постоянна, период колебаний определяем из частоты резонанса системы). В отверстии В (раструб) мы получаем выходящее колебание с определенным количеством энергии. Вопрос - может ли энергия на выходе быть больше чем энергия на входе ? Ответ - все зависит от того, что происходит в сечении отверстия Б. Если за период колебания системы через это отверстие приток воздуха в систему положителен, то энергия выходного сигнала может быть больше, чем энергия вдутого воздуха. Отрицателен - то меньше. У меня нет ясного понимания процессов, происходящих в отверстии Б. Просветите?

 Профиль  
                  
 
 Re: Источник энергии в резонаторе Гельмгольца
Сообщение17.10.2021, 10:29 


17/10/16
1297
JohnDow
У меня тоже нет ясного понимания, что тут куда входит и откуда выходит. Зато есть четкое понимание того, что единственный источник энергии тут - это человек, который дует в этот свисток. Вообще неважно, что там происходит в сечении отверстия Б, полный поток энергии, суммарно уходящий из этого свистка, не превысит того, который он получает от человека. Это разве не очевидно?

Можно разумеется, придумать такую систему, в которую энергия поступает на "вход 1" (A), а часть энергии с "выхода" (B) попадает на ее же "вход 2" (Б). Тогда, разумеется, поток энергии на "выходе" может и превышать поток энергии на "входе1", т.к. в основном энергия в такой системе крутится по кольцу "выход-вход2". Это то, на что вы пытаетесь свернуть, по моему. Конечно, в системе могут быть всевозможные энергетические петли и циклы, но когда говорят "поток энергии в систему" и "поток энергии из системы", то это значит, что нужно окружить систему мысленной замкнутой поверхностью, и все потоки энергии, которые идут внутрь, считаются "входящими в систему", а все, что идут наружу "выходящими из системы". Так вот: если окружить этот свисток такой поверхностью, чтобы из нее торчало только отверстие "A", а затем проинтегрировать все потоки всей входящей и выходящей энергии по этой поверхности, то окажется, что выходит оттуда не больше, чем заходит через "A" (даже меньше, часть энергии накапливается внутри в виде тепла).

 Профиль  
                  
 
 Re: Источник энергии в резонаторе Гельмгольца
Сообщение17.10.2021, 14:46 


18/09/21
639
Ещё эта система может накапливать. Дуть перестали, а она ещё свистит, правда не долго.

 Профиль  
                  
 
 Re: Источник энергии в резонаторе Гельмгольца
Сообщение17.10.2021, 15:20 


09/10/21
13
sergey zhukov в сообщении #1535206 писал(а):
У меня тоже нет ясного понимания, что тут куда входит и откуда выходит...

А желание есть разобраться? У меня нет желания по быстрому закрыть вопрос только потому, что для Вас, например, некоторые вещи очевидны. Можно превратить дискуссию в вяло текущее обсуждение деталей, которые непонятны. Можно проделать некоторые опыты (да, по большому счету, все с разумным бюджетом).

 Профиль  
                  
 
 Re: Источник энергии в резонаторе Гельмгольца
Сообщение17.10.2021, 15:41 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


04/09/14
4511
ФТИ им. Иоффе СПб
JohnDow в сообщении #1535203 писал(а):
энергия выходного сигнала может быть больше, чем энергия вдутого воздуха.
А соседям разницу можно втюхивать по сходной цене? Сейчас это все отправится в пургаторий, поэтому у Вас последний шанс донести Вашу идею.

 Профиль  
                  
 
 Re: Источник энергии в резонаторе Гельмгольца
Сообщение17.10.2021, 16:36 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


22/06/12
2124
/dev/zero
amon в сообщении #1535247 писал(а):
донести Вашу идею.

Видимо, предполагается, что в сечение Б может засасываться дополнительный воздух, и в итоге к резонатору подводится энергия, эквивалентная кинетической энергии газов А+Б, когда формально оператором свистка вдувается только энергия А.

 Профиль  
                  
 
 Re: Источник энергии в резонаторе Гельмгольца
Сообщение17.10.2021, 22:13 
Аватара пользователя


07/03/16
06/12/21
3033
sergey zhukov в сообщении #1535064 писал(а):
Да, рупор формирует направленность. Но кроме того, он согласует излучататель звука со свойствами среды (своего рода акустический трансформатор). Поэтому рупор действительно позволяет снимать больше мощности с того же излучателя в заданной среде.

Написано красиво.., но я пробовал говорить/кричать в рупор, и не заметил никакого повышения нагрузки.

 Профиль  
                  
 
 Re: Источник энергии в резонаторе Гельмгольца
Сообщение17.10.2021, 22:47 


09/10/21
13
Цитата:
Видимо, предполагается, что в сечение Б может засасываться дополнительный воздух, и в итоге к резонатору подводится энергия, эквивалентная кинетической энергии газов А+Б, когда формально оператором свистка вдувается только энергия А.

Да. Пробуем? С меня набор дудочек, свистков и прочего похожего. Буду дуть, открывать/закрывать "отверстие" Б, можно поставить туда клапан, прямой и обратный. И посмотрим что получится.

 Профиль  
                  
 
 Re: Источник энергии в резонаторе Гельмгольца
Сообщение17.10.2021, 23:23 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


04/09/14
4511
ФТИ им. Иоффе СПб
JohnDow в сообщении #1535282 писал(а):
Буду дуть, открывать/закрывать "отверстие" Б
То есть, все-таки изучаем почему свистит свисток. Увы, все уже украдено до нас. Изучайте.

 Профиль  
                  
 
 Re: Источник энергии в резонаторе Гельмгольца
Сообщение17.10.2021, 23:26 
Супермодератор
Аватара пользователя


09/05/12
24011
Кронштадт
И, пожалуй, на этом и закончим. Закрыто.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Эта тема закрыта, вы не можете редактировать и оставлять сообщения в ней.  [ Сообщений: 30 ]  На страницу Пред.  1, 2

Модераторы: whiterussian, Jnrty, profrotter, Парджеттер, Eule_A, Pphantom, photon, Aer, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group