Резонатор Гельмгольца

Сферический резонатор из латуни, 1890—1900

Резонатор Гельмгольца (акустический резонатор) — акустический прибор, сосуд сферической формы с открытой горловиной. Изобретен Гельмгольцем около 1850 г. для анализа акустических сигналов, теория разработана Г. Гельмгольцем и Дж. Рэлеем.

Собственная частота резонатора вычисляется по формуле: $f_{H} = \frac{v}{2\pi}\sqrt{\frac{S}{V_0L}}$, где:

$f_{H}$ — частота, Гц;

${v}$ — скорость звука в воздухе (340 м/с);

${S}$ — сечение отверстия, м²;

${L}$ — длина отверстия, м;

${V_0}$ — объем резонатора, м³.

Прибор способен совершать низкочастотные собственные колебания, длина волны которых значительно больше размеров резонатора. Если применить аналогию с механической системой (шарик на пружине), то аналогом колеблющейся массы является воздух в горле, а объём в сосуде играет роль упругого элемента.

В негармоническом звуковом поле такой прибор реагирует только на колебания с частотой $f_{H}$, амплитуда возникающих колебаний во много раз превышает амплитуду звукового поля. Поэтому набор резонаторов с различными собственными частотами может применяться для анализа звука. Из-за трения в горле резонатора на частоте $f_{H}$ возникает сильное поглощение звука, что используется для создания резонансных звукопоглотителей в архитектурной акустике. Явление акустического резонанса используется в архитектуре, автомобилестроении, конструировании музыкальных инструментов и пр.

Ссылки

• Hermann von Helmholtz On the sensations of tone as a physiological basis for the theory of music / Alexander John Ellis. — Longmans, Green, 1885. — 576 с.
• Колебания и волны. Лекции. В. А. Алешкевич, Л. Г. Деденко, В. А. Караваев (Физический факультет МГУ) Издательство Физического факультета МГУ, 2001 г.
• Резонатор акустический — статья из Большой советской энциклопедии