Звук. Звуковые волны.
1.Источники звука
Мы все живем в мире звуков. Этот мир необходим нам для нормального развития и существования. Звуки, которые мы слышим, сообщают о том, что происходит вокруг нас, даже если мы не видим источника звука. Например, мы слышим телефонный звонок, грохот автомобилей или шум дождя.
Нас окружает много предметов, способных издавать звуки, например, музыкальные инструменты: скрипка, гитара, виолончель, флейта, свирель …
Выполним опыт, подтверждающий, что источниками звука действительно тела колеблются. Воспользуемся физическим прибором, называют камертоном. Медленно придвиньте камертон, звучит, к теннисной шарики, висит на нитке. Как только они столкнутся, шарик сразу же, как будто от сильного толчка, отскочит в сторону. Так происходит именно из-за частых колебания ножек камертона.
Если поднести к струны звучит, шарик для игры в настольный теннис, то шарик, коснувшись струны, отскакивает в сторону. Опыт свидетельствует о том, что струна, которая звучит, колеблется, то есть звук возникает при колебании струны
Таким образом, поставленные нами опыты позволяют сделать вывод, что
· Источниками звуков является тела, которые колеблются.
2.Распространение звука
Под стеклянный колпак поместим на поролоновой подушке часы-будильник. Будем выкачивать воздух из-под колпака.
Мы заметим, что звук, который издает будильник, становится все тише, и, наконец, мы вообще перестаем слышать звук.
Этот опыт доказывает, что
· Для распространения звука необходима среда.
Среда может быть разным: воздух, вода, стекло, земля. Главное, чтобы среда, в которой распространяется звук, проявляло упругость при изменении формы или объема.
3. Волны
Наблюдали ли вы когда-нибудь, как в ясный день колышется поле со спелым колосом пшеницы? Это удивительное зрелище! Далеко перед вами, куда хватает глаз, расстилается желтая гладь, будто сделана из тяжелые бархатные ткани. Но стоит подуть легкому ветерку, как вид поля меняется: оно сбрасывает с себя тяжелый бархат и одевается в тонкий дымку, трепещет на ветру.
В этот момент нам кажется, что по золотистой глади то и дело пробегают тени — одна за другой. Но откуда им взяться в ясный день?
Разгадка проста: это дуновение ветра пригибает колосья, заставляет их склоняться к земле.
Как же получается, что «тени» бегут по полю, то есть движутся, ведь каждый колосок растет на том же месте? Оказывается, по полю движутся не самое колосья, а места или области, где колосья отклонены от вертикали одинаково или почти одинаково.
· Волной называется процесс распространения в пространстве и со временем колебаний.
Механические волны бывают поперечными и продольными.
На первом рисунке вы видите поперечную волну, а на втором — продольную. Обе они «бегут» вправо. Однако частицы среды на первом рисунке колеблются вниз-вверх, а на втором — влево-вправо. Иначе говоря, колебания частиц поперечной волны происходят перпендикулярно (поперек) к направлению распространения волны, а колебания частиц продольной волны — вдоль этого направления.
Продольные волны — это периодические сгущения и разрежения среды. Поэтому такие волны могут существовать в любых телах — твердых, жидких, газообразных. Поперечные волны могут существовать только в твердых телах. Это объясняется тем, что для распространения такой волны необходимо «твердое» расположение частиц среды, чтобы между ними могли возникать силы, которые возвращали частицы в исходное положение.
4. Скорость звука
В различных средах звуковые волны движутся с разной скоростью, и называют скоростью звука в данной среде.
Например, скорость звука в воздухе 340 м / с, а в воде — 1500 м / с, в стекле — 4500 м / с. Это связано с тем, что агрегатное состояние, плотность, температура, молекулярное строение различных веществ различна. С ростом температуры скорость звука возрастает.
В следующей таблице представлены скорость звука в различных средах.
| Скорость звука в различных средах | |
|---|---|
| Вещество | Скорость звука, м/с |
| —- | |
| Воздух (при 20 °C)» | 343,1 |
| Вода | 1 483 |
| Водород | 1 284 |
| Резина | 1 800 |
| Дерево | 3 320 |
| Железо | 5 850 |
| Морская вода | 1 530 |
5. Приемники звука
Важнейшим для нас приемником звука является, конечно, ухо.
Звуковая волна, попадая на барабанную перепонку, вызывает ее колебания. Эти колебания через миниатюрные косточки, называются молоточком и наковальней, передаются в наполненный жидкостью завиток, названный улиткой. В жидкости возникают волны, которые влияют на чувствительные клетки, где рождаются нервные импульсы, идущие в мозг. Именно эти импульсы и воспринимаются мозгом как звук.
Ухо является чрезвычайно чувствительным инструментом: оно способно воспринимать звуки, отличающиеся по интенсивности в 1014 раз. Именно из во столько раз отличается интенсивность тихого шепота от интенсивности звука отбойного молотка или рок-концерта.
Наше ухо воспринимает в виде звука колебания, частота которых лежит в пределах от 16 до 20000 Гц. Указанные границы звукового диапазона условные, так как зависят от возраста людей и индивидуальных особенностей их слухового аппарата. Обычно верхняя частотная граница звуков, воспринимаемых, с возрастом значительно снижается — некоторые пожилые люди могут слышать звуки с частотами, не превышающими 6000 Гц.
Ухо является естественным приемником звука, однако созданы и искусственные приемники звука. Наиболее широко используются различные микрофоны. Они превращают звуковые колебания на колебания электрического тока, благодаря чему появилась возможность записывать звук и передавать его на большие расстояния.