Гудение проводов на ветру - это результат образования вихрей Кармана. Когда поток воздуха огибает тонкое препятствие (проволоку), за ней поочередно с обеих сторон срываются завихрения. Эти срывы создают пульсирующее давление, которое заставляет провод вибрировать. Если частота срыва вихрей совпадает с частотой собственных колебаний провода, возникает резонанс, и мы слышим характерный «певучий» гул или свист. Высота звука напрямую зависит от скорости ветра.
Встаньте сейчас под линией электропередач в ветреный день. Неспешно. Прислушайтесь. Слышите этот низкий, ровный гул? Словно гигантская виолончель натянута между столбами. Провода поют. Степенно и торжественно.
Многие полагают, что это ток гудит внутри металла. Или ветер просто «бьет» по струне. Яков Перельман, впрочем, любил такие домыслы разоблачать. Провода поют даже тогда, когда тока в них нет и в помине. Это чистая аэродинамика. Танец невидимых воздушных воронок.
Остановитесь на полминуты. Посмотрите на флаг на флагштоке. Он тоже «поет», хлопая на ветру. Причина у них с проводом одна. Хотя материя разная.
Как рождается звук из пустоты?
Представьте воду в ручье, обтекающую камень. За камнем всегда образуются маленькие водовороты. С воздухом происходит то же самое.
Когда ветер встречает тонкий провод, он не может просто пройти сквозь него. Он огибает препятствие. С одной стороны провода давление растет, с другой - падает. Воздух срывается, образуя вихрь. Затем - с другой стороны. Получается «шахматный» порядок вихрей. Вихревая дорожка Кармана. Каждый срыв вихря - это микроскопический толчок для провода. Как смычок, который дергает струну тысячи раз в секунду. Провод начинает дрожать.
Почему в бурю звук выше?
Перельман в своё время писал, что высота звука - это вопрос скорости. Чем быстрее дует ветер, тем чаще срываются вихри. А чем чаще вибрирует провод, тем выше нота.
В тихий вечер провода «басят». В бурю - переходят на тонкий визг. Допущение грубоватое, но для задачи в самый раз: провода - это живой барометр. По их песне можно безошибочно определить силу ветра, даже не глядя на флюгер. Это «числовое чутье» природы, воплощенное в звуке.
«А вы знали?»: Почему рухнул Такомский мост?
В 1940 году в США рухнул огромный подвесной мост через пролив Такома. Причина была именно в вихрях Кармана. Мост «запел» в резонанс с ветром, его полотно начало извиваться гигантской змеей и в итоге рассыпалось. Инженеры того времени забыли заветы Перельмана о том, что даже самый легкий ветерок может обладать сокрушительной силой, если попадет «в такт». С тех пор в конструкциях мостов делают специальные щели для прохода воздуха.
Что далее
Мы подведем итог. Семь фактов о звуке, которые кажутся сказкой, но являются чистой правдой. Узнаем, почему в космосе тишина и можно ли услышать солнечный свет.
Подпишись на канал «А вы знали?», чтобы знать правила игры Вселенной. А Вас пугает гудение проводов в сумерках или кажется уютным? Напишите, обсудим ощущения.
Читайте также:
Канал «А вы знали?» - задачи, фокусы и наука. Каждый день - повод удивиться.