Почему журчит ручей?
Как обычно, чем проще вопрос, тем сложнее на него ответ. Для того, чтобы ответить на детский вопрос «Почему журчит ручей?» следует неплохо знать физику. А именно, такие ее разделы, как акустика и гидродинамика.
Ну что ж, начнем, пожалуй!
Журчание ручья - это звук. А что является источником журчания? Что звучит-то? Правильно, вода, поток воды. Значит, ручей журчит, потому что вода в ручье периодически колеблется и заставляет колебаться воздух.
Первый источник периодических колебаний водной струи виден, что называется, невооруженным глазом. Дно ручья усыпано камешками. Струя воды, ударяясь об эти камешки, колеблется и звучит. Если скорость воды в ручье повышается, повышается и частота колебаний воды, возникающих от ударов об камни. Быстрый ручей будет «петь» (при прочих равных условиях) по-другому. Тон журчания станет выше.
Камешки на дне ручья - причина очевидная, но не единственная. Даже в потоке, текущем по желобу с гладким дном, выше определенной скорости движения воды она, благодаря силам внутреннего трения, начнет завихряться. То есть, движению воды станут мешать уже не камни, а сама вода. Возникшие при этом вихри станут колебать поверхность воды, и она зажурчит. Так, например, журчит вода, утекая из ванны по совершенно гладкой трубе.
Течение, при котором в текущей жидкости не возникает вихрей, имеет свое особенное название, ламинарное течение. Ламинарный поток течет по гладкому желобу, не завихряясь и не журча. Все тихо и чинно. Скорость потока, при которой начинается вихревое движение, рассчитать совсем не просто. Она зависит от слишком многих параметров. В гидравлике в качестве критерия начала вихревого движения в потоке текущей воды устанавливается некоторое сложно рассчитываемое число, которое называется числом Рейнольдса. Поток, начинает завихряться , если число Рейнольдса, рассчитанное для него, превышает некоторое критическое значение.
«Оркеструют» звуки потока воды также лопающиеся пузырьки воздуха. Поток захватывает пузырьки воздуха, «притапливает», но они всплывают и тут же лопаются. Сливаясь, слабые звуки лопающихся пузырьков, создают шум, который является как бы фоном для журчанием водяной струи.
Вообще шум ручья - одна из самых успокаивающих мелодий в мире. В Интернете можно отыскать звуковые дорожки, на которых записано журчание самых разнообразных ручьев в самых разнообразных внешних условиях: под дождем, в сопровождении щебетания птиц. В качестве приятнейшего практического упражнения советую всем скачать одну из таких природных «мелодий», включить ее на воспроизведение, лечь, закрыть глаза, расслабиться и вслушаться, пытаясь выделить все уже названные составляющие журчания ручья: удары воды об камни, колебания, возникающие в процессе завихрения водяной струи, и шум лопающихся воздушных пузырьков.
Надеюсь, что это доставит Вам массу положительных эмоций и покажет, что во многой мудрости не только много печали, но и радости в ней также немало.
Опубликовано на сайте Топавтор
Полезные ссылки: