asyan.org
добавить свой файл
1


ГОЛОВНЕ В РОЗДІЛІ «ЗВУКОВІ ЯВИЩА»

1. Звук — це хвиля

  1. Розділ фізики, що вивча.с звукові явища, називається акусти­кою.

  2. Джерелом звуку є тіла, що коливаються (мембрана репродукто­ра, крильця комах, ніжки камертона). Між джерелом і прийма­чем звуку (вухом) є середовище, в якому поширюється звук.

  3. Звук — це повздовжня хвиля. Коливання частинок середовища передаються від джерела до приймача. Самі частинки при цьому не поширюються вздовж хвилі, вони тільки коливаються навко­ло положення рівноваги. Від джерела до приймача звуку поши­рюється енергія тіла, що коливається.

Звук може поширюватися в газоподібних середовищах, ріди­нах, твердих тілах. Швидкість поширення звуку в різних се­редовищах різна-: вона є тим більшою, чим пружніше середо­вище. Перші виміри швидкості звуку в повітрі були проведеш в XVII столітті. На одній горі встановлювали гармату, на ін­шій був розташований спостережувальний пункт. У момент пострілу спостерігач за спалахом помічав час. Знаючи відстань, легко обчислювали швидкість звуку в повітрі. Вона виявилась рівною 330 м/с. Швидкість звуку у воді — 1500 м/с, в сталі — 5800 м/с.

7. Швидкість поширення звуку залежить від температури. Так, у по­вітрі вона пропорційна кореню квадратному від температури.

Запитання

  1. Чи завжди звукова хвиля поздовжня? У чому відмінність меха­нізму поширення звуку в повітрі і металі?

  2. Чому швидкість поширення звуку збільшується зі збільшенням температури?

  3. Будь-яке тіло, котре звучить, коливається. Чи правильно навпа­ки: будь-яке тіло, що коливається, випромінює звукові хвилі?

2. Характеристики звуку

1. Фізичні (об'єктивні) характеристики звуку

  • Довжина хвилі λ — найкоротша відстань між двома точками, що коливаються у хвилі однаково.

  • Період Т — час поширення хвилі на відстань, що дорівнює дов­жині хвилі.

  • Частота v — кількість коливань в одиницю часу.
    Швидкість поширення коливань.

  • Амплітуда коливань — максимальне відхилення частинки від ста­ну рівноваги.

  1. Період (частоту) хвилі задає тіло, що коливається, швидкість хви­лі залежить від середовища. При переході з одного середовища в інше частота коливань не змінюється.

  2. Зв'язок між періодом, частотою та швидкістю хвилі: λ = vT .

  3. Суб'єктивні (сприймає людина) характеристики звуку:




  • Висота тону (залежить від частоти коливань). Чистий тон —звук певної частоти. Джерела тонів — камертони різних розмірів.

  • Гучність (залежить від амплітуди, від енергії, яка припадає на одиницю площі). Кажуть, що гучність змінилась на 1 бел, якщо енергія звукової хвилі зросла в 10 разів. На практиці застосову­ють децибели — десята частина бела.

  • Тембр (наявність коливань кратних частот, обертонів). Музичний звук складається з основної частоти та обертонів, «домішкових» частот (вищі тони, обертони). Ці частоти кратні частоті основно­го тону. Звуки різних музикальних інструментів відрізняються саме тембром.

5. Людина сприймає частоти в діапазоні від 20 Гц до 20 000 Гц (дов­жина хвилі в повітрі 17 мм — 20 м). Коливання з частотою, меншою від 20 Гц, називають інфразвуком, а в діапазоні 20 000-300 000 Гц — ультразвуками. Інфразвукові хвилі ви­никають у найрізноманітніших умовах: при обдуванні вітром споруд, під час руху хвиль моря, людини і тварин, при робо­ті різних механізмів. Ультразвуки створюються за допомогою електричних та магнітних полів.

Запитання

  1. Сприйняття звуку людиною відбувається за логарифмічним зако­ном: якщо енергія звукової хвилі збільшується в 1000 разів, то гуч­ність зростає лише в 3 рази. Чому можна стверджувати що при­рода створила нас дуже розумними?

  2. Які фізичні характеристики хвилі (період, частота, ампліту­да, швидкість) змінюються при переході з одного середовища в інше?

  3. У чому відмінність музичних звуків від шумів?

3. Звукові явища

  1. Середовище, до якого дійшли коливання, саме стає джерелом ко­ливань (вторинні хвилі) Вторинна хвиля поширюється і в друге середовище, і в перше. Тому звук на межі двох середовищ част­ково відбивається, частково заломлюється.

2. Луна — два або декілька звукових сигналів (прямий та відбитий) від одного джерела, які приходять до спостерігача з різницею у часі.

3. Використання ультразвуку. Ультразвук відрізняється від звичай­них звуків тим, що має значно коротшу довжину хвилі. Ці хвилі легше фокусувати й отримувати вузько спрямоване випроміню­вання (концентрувати енергію в потрібному напрямку).

• Ехолокація — метод визначення відстані до предметів за часом

запізнення відбитого сигналу :t = , s = , v – швидкість.

  • Дефектоскопія (ультразвуковий контроль) — знаходження по­шкоджень і порожнин у деталях.

  • Ультразвукове різання надтвердих і крихких матеріалів, отворів в алмазі.

• Ультразвукове зварювання, паяння та лудіння.

  1. Інфразвукові детектори попереджують про цунамі, шторм, бурю.

  1. Акустичний резонанс. Під впливом звукової хвилі можуть від­буватися вимушені коливання систем. При збігу власної часто­ти коливальної системи з частотою звуку можливий акустичний резонанс — збільшення амплітуди вимушених коливань. Резона­тор — підсилювач коливань (дерев'яний ящик камертону, короб­ки музичних інструментів).

Запитання

  1. У чому відмінність звуку, інфразвуку, ультразвуку? У чому поді­бність?

  2. Згадайте приклади живих локаторів.

  3. Які спільні та відмінні властивості звукових і світлових хвиль?

4. Екологічні проблеми акустики

  1. Неприємні або небажані звуки називають шумами. На відміну від музичних звуків, шуми — неперіодична послідовність звукових хвиль.

  2. Шуми шкідливі для здоров'я людей, зменшують працездатність, викликають глухоту, хвороби (серцево-судинні, психічні, хворо­би ендокринної системи).

  3. Джерело шуму — всі види транспорту, працюючі машини і меха­нізми, промислові об'єкти, ліфти, телевізори, приймачі, музичні інструменти, натовп людей і окремі люди. Особливо сильне дже­рело — мотоцикл з відірваним несправним глушником. 1 мото­цикл може розбудити 1000 людей.

  4. Експерти визначили, що в індустріально розвинених регіонах середній рівень негативних для середовища гііумів збільшується вдвічі.

  5. Небезпечні дуже гучні звуки. У середні віки застосовували страту за допомогою дзвону. Приречений помирав від нестерпного болю у вухах.

  6. Позитивний вплив на організм людини спокійної, ласкавої музи­ки, колискової, звуків струмка, морських хвиль, співу птахів ви­користовується в музичній терапії.

Довідкові матеріали

Рівень шумів та їх вплив на організм

Джерело шуму

Шкала звуку, дБ

Вплив на організм

Шелест листя

10




Шепіт на відстані 1 м

15




*Цокіт годинника

ЗО

Сон

Тиха розмова

40




Шум води з-під крану

45

Ефективна розумова праця

Шум автомобіля на відстані 1 м

60

Зниження працездатності

Шум трамваю, вуличний рух

70

Шкідливо для психіки, вегетативної нервової системи, аритмія

Крик на відстані 1 м, мопед

80

Пральна машина, мотоцикл із глушником

85

Пошкодження слуху, ендокринної та нервової системи

Залізничний вагон

90

Фортисимо оркестру

100

Агресія, виразкова хвороба, гіпертонія

Рок-концерт

115




Відбійний молоток на вітані 1 м

120

Пошкодження клітин мозку




125




ЛітДі» старті

130

Межа болю

Стар^акети

150