Теорія гельмгольца. Теорії функціонування равлики

У 1863 р Гельмгольц обгрунтував свою резонансну теорію, виходячи з припущення, що равлик за допомогою явищ фізичного резонансу може розкласти складні звуки на прості тони. З огляду на те що основна мембрана завдяки еластичним волокнам натягнута в поперечному напрямку і так як вона має різну ширину біля основи і верхівки равлики, Гельмгольц вважав, що вона являє собою відповідне утворення, яке різними ділянками резонує на звуки різної висоти

Особливо багато заперечень проти резонансної теорії є з боку фізиків, і в даний час резонансна теорія в старій трактуванні повинна бути залишена. Нові спостереження і теоретичні міркування говорять проти того, що в равлику при проходженні звуку має місце механічний резонанс зразок резонансу струн. Так як основна мембрана становить одну цільну натягнуту перетинку, будь-яка деформація буде більш-менш сильно позначатися на широкій смузі або навіть на всій мембрані, але з максимумом в певному місці.

вказувалося також на те, що під впливом звуків в лімфі равлики відбуваються складні гідродинамічні процеси, від яких деформації в мембранах залежать не в меншій мірі, ніж від фізичних властивостей найосновнішою перетинки. Тому більшість з наступних дослідників висловлюється за велику протяжність деформації основної мембрани. Багато з авторів пропонували теорію, в основі якої лежить прізнаваніе механізму «пробігають хвилі», на зразок тієї, яка спостерігається при струсі кінця натягнутої мотузки.

Відповідно до цієї теорії, деформація основний перетинки, викликана поштовхом стремена, рухається з певною швидкістю в вигляді рухомої хвилі деформації по основній мембрані.

Різниця в поглядах окремих авторів складається лише в тому, що одні вважають, що хвиля деформації швидко згасає, пройшовши відоме простір по мембрані, інші ж вважають, що біжить хвиля проходить по всій довжині перетинки, і треті, нарешті, допускають, що шляхом відображення утворюються стоячі хвилі на зразок фігур Хладни (теорія Евальда).

застосовуючи сучасні досягнення акустики, Бекеш (1928) вивчив на модельних дослідах, а також шляхом спостережень за основною мембраною у морської свинки, вироблених за допомогою оптичних приладів і мікроманіпуляторів, характер змін, яких зазнає основна мембрана при звуковому подразненні.

на вельми скоєних моделях, підбираючи правильну пружність і товщину спеціальною гумовою плівки, він міг показати, що картини, отримані Евальд, були артефактом. У його дослідах на мембрані під впливом звуку виникала хвиля, що біжить з швидко затухає амплітудою. На місці максимальної амплітуди спостерігалися вихори, швидкість обертання яких пропорційна величині амплітуди.

При сильних звуках виходили точкові прориви мембран, які викликалися дією двох вихорів по обидва боки мембрани. Локалізація цих перфорацій залежала від частоти коливань: чим вище звук, тим ближче до основи утворюється отвір.

на препаратах равлики морської свинки Бекеш спостерігав, що екскурсії основної мембрани мають ширшу зону при низьких звуках і коливання перетинки помітно тільки у верхівки равлики. За допомогою мікроманіпулятора він зміг навіть виміряти величину прогину основний мембрани.

із сучасних теорій Особливої уваги заслуговує теорія Флетчера-Роафа, так як вона розширює наші уявлення про резонансі-загальноприйнятому у фізиці явище, яке найкращим чином пояснює аналіз сложпого звуку на його оставние. Ці автори скористалися даними Луца (Lutz), який показав, що в резонансі можуть брати участь не тільки струни і мембрани, а й стовпчики рідин. Луц наповнював U-подібні трубки різними порціями води і викликав коливання рідини за допомогою вібраторів. Виявилося, що інтенсивність коливання стовпа рідини залежить від частоти коливання вібратора.

При повільних вібраціях найбільший розмах коливань стовпа рідини спостерігався в трубках, що містять велику кількість води, навпаки, при частих коливаннях найбільш енергійні соколебанія здійснювала рідина невеликого обсягу.