Объясните, основываясь на известных физических законах и закономерностях, почему у басовых труб органа длины большие, а у труб с высокими тонами — маленькие. Органная труба открыта с обоих концов и звучит при продувании через нее потока воздуха.
Решение:
Звучание трубы обусловлено тем, что в столбе воздуха внутри нее устанавливается стоячая звуковая волна, так как колебания воздуха при резонансе происходят с максимальной амплитудой. Поскольку труба открыта с обоих концов, на обоих концах трубы (на выходе в атмосферу) должны образовываться пучности стоячей волны. Поэтому для основного тона (наименьшей частоты звука) минимальная длина трубы должна быть равна половине длины волны — при этом посередине трубы находится узел стоячей волны, а на концах — пучности. Звуки низкой частоты (басы) обладают большей длиной волны, а высокой частоты — меньшей, поскольку длина волны определяется формулой , где — скорость звука. Таким образом, необходимая длина трубы пропорциональна длине звуковой волны: чем частота звука ниже, тем длина трубы должна быть больше, и наоборот.