Отчего свисток свистит, когда в него дуешь? Сказка о танцующем воздухе внутри трубочки

На день рождения Лёше подарили свисток — яркий, пластмассовый, на шнурочке. Он сразу же дунул в него, и раздался пронзительный, громкий свист.

— Ух ты! — восхитился Лёша. — А как он это делает? Почему, когда я просто дышу, звука нет, а когда дую в эту дырочку — получается свист?

— Давай разберём твой свисток по полочкам, вернее, по воздушным потокам, — предложил папа. — Звук — это колебания воздуха, которые улавливает наше ухо. А свисток — это гениальное простое устройство, которое заставляет воздух колебаться очень быстро.

Папа взял свисток и показал Лёше.

— Видишь, внутри не просто прямая трубочка. Там есть три важные части:
1. Мундштук — это то, куда ты дуешь.
2. Щель (свистковая камера) — прямо за мундштуком есть узкая щель, через которую воздух с силой вырывается внутрь.
3. Резонаторная полость — пустое пространство внутри свистка, где воздух «гуляет» и создаёт звук.

— А что происходит, когда я дую?

— Когда ты дуешь, воздушная струя с высокой скоростью вылетает из щели и ударяется о острый край на противоположной стенке свистка, — начал объяснять папа. — Этот край называют лабиумом или «губой». Струя воздуха разделяется: часть воздуха уходит дальше в полость, а часть, закручиваясь, возвращается обратно к щели. Получается быстрая, непрерывная циркуляция — вихрь.

Папа сделал из бумаги простейший свисток, чтобы показать принцип.

— Этот вихрь заставляет воздух внутри полости свистка очень быстро колебаться — вибрировать. Колебания происходят с определённой частотой. Чем меньше полость свистка, тем выше частота колебаний и тем выше звук. Вот почему маленький свисток пищит тонко, а большой (например, спортивный у судьи) гудит низко.

Лёша попробовал дуть слабее и сильнее. Звук менялся.

— А если дуть по-разному?

— Сила и направление воздушной струи влияют на то, как воздух ударяется о «губу» и как он крутится внутри. Поэтому можно получить разную громкость и даже немного изменить тон. Но главную ноту задаёт размер и форма полости внутри — это как длина струны у гитары.

— Значит, свисток — это такая ловушка для воздуха, где его заставляют бегать по кругу и дрожать, а это дрожание мы слышим как свист?

— Именно! — похвалил папа. — И такой же принцип используют многие духовые инструменты: флейта, свирель, даже орган. Только у них есть клапаны или дырочки, чтобы менять длину воздушного столба и получать разные ноты. А у простого свистка нота одна, зато какая громкая и далёкая!

Чтобы закрепить урок, папа предложил послушать, как свистит чайник.

— В носике чайника тоже есть щель и полость. Пар, вырываясь под давлением, заставляет воздух внутри носика колебаться — и мы слышим знакомый свист, который говорит: «Я закипел!».

Лёша теперь смотрел на свой свисток с большим уважением. Казалось бы, простая игрушка, а внутри — целая лаборатория по производству звука из движущегося воздуха.

— Папа, а если бы я мог видеть воздух, я бы увидел, как он бешено крутится внутри, как водоворот?

— Наверняка! — улыбнулся папа. — Но мы можем это представить. И в следующий раз, когда ты будешь свистеть, чтобы позвать друга или подать сигнал, помни, что ты — дирижёр невидимого воздушного оркестра внутри маленькой пластмассовой трубочки.

Лёша осторожно повесил свисток на шею. Он теперь знал его секрет и был готов использовать его только по делу — чтобы не тревожить лишний раз тишину и уши окружающих, ведь сила свистка, как и знание о нём, требует ответственности.