Примерно этим вопросам я посвятила вчерашний день. Правда, меня больше интересовало изменение человеческого голоса после вдыхания гелия. Объяснений в интернете много, но таких, что жуть берет: то "гелий растягивает связки", то "в среде с другой плотностью повышается частота их сокращения", то "на границе раздела сред волны тормозят и укорачиваются", то "в результате увеличения скорости потока гортань переходит на другую гармонику"...
Вот самое правдоподобное, что мне нашлось:
Т.е. таки да, повышение резонансной частоты гортани (но явно не переход на следующую гармонику; я сомневаюсь, что она вообще может перейти на другую гармонику) и, вопреки утверждениям автора, рассогласование резонаторов, потому что как минимум головные резонаторы остаются заполнены воздухом.
Думаю, эти выводы более или менее можно переносить на флейту. Т.е. заполнение тела флейты гелием повысит ее строй.
(Пропорционально увеличению скорости распространения волн?)
По поводу потока гелия на лабиуме: с Допплером дело тёмное, оставим пока. А сам по себе поток гелия, похоже, никаких изменений не привнесет. Он точно так же будет генерировать непрерывный спектр частот, выбирать из которых будет резонатор. Если поток будет достаточно сильным, резонатор подхватит следующую гармонику. Но меня пока никто не убедил, что флейтист, выдыхая гелий с тем же усилием, с которым он привык выдыхать воздух, создаст более сильный/быстрый поток.
(Я все-таки рассматриваю гелиедышащего флейтиста, потому что так удобнее организовать мысленный эксперимент. В реальности дышать гелием лучше не надо, это не так безопасно, как принято думать.)
Вот что все-таки происходит при переходе из одной среды в другую, мне тоже не совсем понятно. Или при
образовании стоячей волны плотность среды имеет значение, а при распространении звука уже нет? Почему?