Главная страница «Первого сентября»Главная страница журнала «Физика»Содержание №3/2009

Материал к уроку

Почему же, почему?

рис.1

? Мой тесть как-то записал на магнитофон наши разговоры за обедом. При воспроизведении записи удивительно чётко слышался шумовой фон – скрип дверей и звон серебряной посуды. Почему мы почти не слышим эти звуки в натуре, а в записи они звучат очень громко?

Ответ. Микрофоны – удивительно объективные приборы. Они чувствуют изменения абсолютного давления или градиенты давления в выбранном направлении и преобразуют их в электрические сигналы. В отличие от них наши уши связаны с мозгом, и система уши–мозг выполняет большую работу по обработке звуков, а не просто регистрирует их. Само по себе ухо – это простой преобразователь давления, но мы тем не менее можем определять, откуда пришёл звук. Для этого мозг вычисляет относительную громкость, разность фаз и время задержки звука. Благодаря своей форме наша голова искажает локальное звуковое поле, и мы можем локализовать источник звука, поворачивая голову из стороны в сторону. Далее: мы слышим не только прямой звук, но и отражённый. Практически в любом месте, где бы мы ни находились, присутствует звуковой шум из-за многочисленных отражений звука. Поэтому мозг приспособился к этим условиям и «не слышит» шумов. Микрофон же «честно» записывает все звуки, в том числе и шум, он предъявляет их нам при воспроизведении записи, и мозг этот шум воспринимает уже как полезный сигнал.

NewScientist.com.29Nov2008

фото1

? Однажды зимним утром (было немного ниже нуля) я обнаружил, что буквы логотипа на моей машине заиндевели – все, кроме одной, N. Почему так получилось, ведь все буквы были из одного материала?

Ответ. Буква N, по-видимому, имела плохой тепловой контакт с корпусом машины – не так плотно прилегала, как остальные, а может, дело просто в её открытой форме. Все тела охлаждаются вследствие теплового излучения. Металл охлаждается быстрее, чем пластик, благодаря своей более высокой теплопроводности, т.е. тепло быстрее «выходит» изнутри к поверхности и рассеивается в окружающем пространстве. При охлаждении на поверхности сначала конденсируются пары воды (вспомним запотевшие бутылки, извлечённые из холодильника в сырой жаркий день). Если день морозный, то эта влага замерзает, или пары воды сразу кристаллизуются в виде инея. Буквы логотипа выполняются из пластика. Если зазор между ними и корпусом значительный, то буквы совсем не покроются инеем, поскольку теплоотдача пластика мала. Если же они плотно посажены, то тепло будет передаваться металлическому корпусу, и буквы заиндевеют.

NewScientist.com.25Осt2008

? Я часто замечаю периодические искажения аудио- и видеосигналов цифрового ТВ, которые я получаю от наземных передатчиков, когда мимо дома проносятся мотоциклы, особенно скутеры. Однако автомашины не оказывают такого действия. Почему?

Ответ 1. Во всех бензиновых двигателях есть карбюратор, в котором генерируется электрическая искра для поджига воздушно-топливной смеси. В современных машинах поджиг обеспечивается твердотельными электронными схемами, которые соединяются со свечами кабелями. Уровень электромагнитного излучения при этом невысокий. На многих же мотоциклах и скутерах, особенно с двухтактным двигателем, стоит магнето – простое механическое устройство (катушка индуктивности плюс магнит), которое генерирует импульсы высокого напряжения. Магнето соединяется со свечами обычными проводами, а не кабелями высокого сопротивления, как в машинах. В результате получается сильное электромагнитное импульсное излучение. Его высокочастотная составляющая интерферирует с радио- и ТВ-сигналами, создавая помехи.

Ответ 2. Проблема с помехами сигналу цифрового ТВ значительно более серьёзна, чем аналоговому. Если при передаче аналогового сигнала помехи, связанные с искрением, вызывают просто «снег» на экране, то цифровой сигнал из-за очень сложной системы его кодирования может вообще прерваться, и понадобится некоторое время, чтобы электронные схемы пришли в рабочее состояние. Иногда помогает замена воздушного кабеля на кабель с двойным или даже тройным экраном.

Ответ 3. В Великобритании переход на полностью цифровое ТВ предполагается завершить в 2012 г. Тогда мощность сигнала будет повышена (сейчас она поддерживается слабой, чтобы не создавать помехи аналоговому ТВ-сигналу), увеличится отношение сигнал/шум, и проблема помех будет снята. Я, например, вообще не могу принимать цифровой ТВ-сигнал от наземных передатчиков, а мои соседи, которым это удаётся, тоже страдают от помех, вызываемых мотоциклами и скутерами. Я принимаю сигналы спутникового ТВ через 1,2-метровую тарелку, но и на них мотоциклы оказывают влияние.

NewScientist.com.25Осt2008