Всегда ли удобно пользоваться законами Ньютона. Реактивный двигатель. Осьминог. Барон Мюнхгаузен. Какое движение называется реактивным. Реактивное движение. История. Современные технологии производства ракетоносителей. Движение тела. Сирано де Бержерак. Реактивное движение в природе. Ракета. Константин Эдуардович Циолковский (1857-1935).
«Принцип ядерного реактора» - Использование ядерных реакторов. Виды реакторов. Чему равна критическая масса урана 295. Какая масса урана является критической. Ядерный реактор. Основные элементы ядерного реактора. Какие преобразования энергии происходят в ядерном реакторе. Преобразование энергии. Повторение. Реакторы на быстрых нейтронах. Управление реактором осуществляется при помощи стержней. Какие частицы участвуют в делении ядер урана.
«Закон ома для цепи» - Эксперимент, доказывающий, что сопротивление проводника уменьшается. Закона Ома. Выделим мысленно в окрестности точки малый цилиндрический объём. Экспериментальная проверка характера связи тока и напряжения. Сопротивление проводника уменьшается при охлаждении. Концентрация свободных электронов в металле. Анализ результатов эксперимента. Таблица измерений напряжения и силы тока для лампы накаливания.
«Технологии будущего» - Прогноз развития рынка продукции нанотехнологии на 2015 г. Что дают сейчас. В Томском Академгородке строится технико-внедренческая зона. Создание микро – нано - электромеханических систем. Компании, не желающие строить себе отдельные здания. "Там, внизу, ещё много места". XXI в. будет веком нанонауки и нанотехнологии. Наноначало. Нанотехнологии завтра. Новое направление в технологии - . Нанотехнологии сегодня.
««Природа света» физика» - Фотон. Свойства электромагнитных волн. Электромагнитная природа света. Христиан Гюйгенс. Таким образом, свет имеет корпускулярно-волновые свойства. Эйнштейн (1879–1965). Исаак Ньютон. 1642 -1727. Взгляды на природу света в XVII-XIX вв. Переход энергии от света к веществу или от вещества к свету подчиняется соотношению Е = h?. Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя школа №46» города Рязани.
«Безопасность атомной энергетики» - АЭС имеют больше возможностей в производстве энергии. Атомная энергетика. Из истории атомной энергетики. Безопасность. Атомные электростанции. Реакция распада ядер урана. Схема работы кипящего ядерного реактора. Польза и вред атомной энергетики. Атомные электростанции на карте России. Термоядерный синтез. Схема кипящего ядерного реактора. Вред атомной энергетики. Атомные ледоколы. Ядерный реактор.
Звук, в широком смысле - колебательное движение частиц упругой среды,распространяющееся в виде волн в газообразной, жидкой или твёрдой средах в узком смысле - явление, субъективно воспринимаемое специальным органом чувств человека и животных. Человек слышит З. с частотой от 16гц до 20 000гц. Физическое понятие о З. охватывает как слышимые, так и неслышимые звуки. З. с частотой ниже 16гц называется инфразвуком, выше 20 000 гц - ультразвуком; самые высокочастотные упругие волны в диапазоне от 10 9 до 10 12 -10 13 гц относят к гиперзвуку. Область инфразвуковых частот снизу практически не ограничена - в природе встречаются инфразвуковые колебания с частотой в десятые и сотые долигц. Частотный диапазон гиперзвуковых волн сверху ограничивается физическими факторами, характеризующими атомное и молекулярное строение среды: длина упругой волны должна быть значительно больше длины свободного пробега молекул в газах и больше межатомных расстоянии в жидкостях и в твёрдых телах. Поэтому в воздухе не может распространяться гиперзвук с частотой 10 9 гц и выше, а в твёрдых телах - с частотой более 1012-10 13 гц.
Основные характеристики звука. Важной характеристикой З. является его спектр, получаемый в результате разложения З. на простые гармонические колебания (т. н. частотный звука анализ). Спектр бывает сплошной, когда энергия звуковых колебаний непрерывно распределена в более или менее широкой области частот, и линейчатый, когда имеется совокупность дискретных (прерывных) частотных составляющих. З. со сплошным спектром воспринимается как шум, например шелест деревьев под ветром, звуки работающих механизмов. Линейчатым спектром с кратными частотами обладают музыкальные З. (основная частота определяет при этом воспринимаемую на слух высоту звука, а набор гармонических составляющих - тембр звука. В спектре З. речи имеются форманты - устойчивые группы частотных составляющих, соответствующие определённым фонетическим элементам. Энергетической характеристикой звуковых колебаний является интенсивность звука - энергия, переносимая звуковой волной через единицу поверхности, перпендикулярную направлению распространения волны, в единицу времени. Интенсивность З. зависит от амплитуды звукового давления, а также от свойств самой среды и от формы волны. Субъективной характеристикой З., связанной с его интенсивностью, является громкость звука, зависящая от частоты. Наибольшей чувствительностью человеческое ухо обладает в области частот 1-5кгц. В этой области порог слышимости, т. е. интенсивность самых слабых слышимых звуков, по порядку величины равна 10 -12 вм/м 2 , а соответствующее звуковое давление - 10 -5 н/м 2 . Верхняя по интенсивности граница области воспринимаемых человеческим ухом З. характеризуется порогом болевого ощущения, слабо зависящим от частоты в слышимом диапазоне и равным примерно 1вм/м 2 . В ультразвуковой технике достигаются значительно большие интенсивности (до 10 4 квм/м 2 ).
Источники звука - любые явления, вызывающие местное изменение давления или механическое напряжение. Широко распространены источники З. в виде колеблющихся твёрдых тел (например, диффузоры громкоговорителей и мембраны телефонов, струны и деки музыкальных инструментов; в ультразвуковом диапазоне частот - пластинки и стержни из пьезоэлектрических материалов или магнитострикционных материалов). Источниками З. могут служить и колебания ограниченных объёмов самой среды (например, в органных трубах, духовых музыкальных инструментах, свистках и т.п.). Сложной колебательной системой является голосовой аппарат человека и животных. Возбуждение колебаний источников З. может производиться ударом или щипком (колокола, струны); в них может поддерживаться режим автоколебаний за счёт, например, потока воздуха (духовые инструменты). Обширный класс источников З. - электроакустические преобразователи, в которых механические колебания создаются путём преобразования колебаний электрического тока той же частоты. В природе З. возбуждается при обтекании твёрдых тел потоком воздуха за счёт образования и отрыва вихрей, например при обдувании ветром проводов, труб, гребней морских волн. З. низких и инфранизких частот возникает при взрывах, обвалах. Многообразны источники акустических шумов, к которым относятся применяемые в технике машины и механизмы, газовые и водяные струи. Исследованию источников промышленных, транспортных шумов и шумов аэродинамического происхождения уделяется большое внимание ввиду их вредного действия на человеческий организм и техническое оборудование.
Приёмники звука служат для восприятия звуковой энергии и преобразования её в др. формы. К приёмникам З. относится, в частности, слуховой аппарат человека и животных. В технике для приёма З. применяются главным образом электроакустические преобразователи: в воздухе - микрофоны, в воде - гидрофоны и в земной коре - геофоны. Наряду с такими преобразователями, воспроизводящими временную зависимость звукового сигнала, существуют приёмники, измеряющие усреднённые по времени характеристики звуковой волны, например диск Рэлея, радиометр.
Распространение звуковых волн характеризуется в первую очередь скоростью звука. В газообразных и жидких средах распространяются продольные волны (направление колебательного движения частиц совпадает с направлением распространения волны), скорость которых определяется сжимаемостью среды и её плотностью. Скорость З. в сухом воздухе при температуре 0?С составляет 330 м/сек, в пресной воде при 17?С - 1430 м/сек. В твёрдых телах, кроме продольных, могут распространяться поперечные волны, с направлением колебаний, перпендикулярным распространению волны, а также поверхностные волны (Рэлея волны). Для большинства металлов скорость продольных волн лежит в пределах от 4000м/сек до 7000м/сек, а поперечных - от 2000м/сек до 3500м/сек.
При распространении волн большой амплитуды (см. Нелинейная акустика)фаза сжатия распространяется с большей скоростью, чем фаза разрежения, благодаря чему синусоидальная форма волны постепенно искажается и звуковая волна превращается в ударную волну. В ряде случаев наблюдается дисперсия звука, т. е. зависимость скорости распространения от частоты. Дисперсия З. приводит к изменению формы сложных акустических сигналов, включающих ряд гармонических составляющих, в частности - к искажению звуковых импульсов. При распространении звуковых волн имеют место обычные для всех типов волн явления интерференции и дифракции. В случае, когда размер препятствий и неоднородностей в среде велик по сравнению с длиной волны, распространение звука подчиняется обычным законам отражения и преломления волн и может рассматриваться с позиций геометрической акустики.
При распространении звуковой волны в заданном направлении происходит постепенное её затухание, т. е. уменьшение интенсивности и амплитуды. Знание законов затухания практически важно для определения предельной дальности распространения звукового сигнала. Затухание обусловливается рядом факторов, которые проявляются в той или иной степени в зависимости от характеристик самого звука (и в первую очередь, его частоты) и от свойств среды. Все эти факторы можно подразделить на две большие группы. В первую входят факторы, связанные с законами волнового распространения в среде. Так, при распространении в неограниченной среде З. от источника конечных размеров интенсивность его убывает обратно пропорционально квадрату расстояния. Неоднородность свойств среды вызывает рассеяние звуковой волны по различным направлениям, приводящее к ослаблению её в первоначальном направлении, например рассеяние З. на пузырьках в воде, на взволнованной поверхности моря, в турбулентной атмосфере (см. Турбулентность), рассеяние высокочастотного ультразвука в поликристаллических металлах, на дислокациях в кристаллах. На распространение З. в атмосфере и в море влияет распределение температуры и давления, силы и скорости ветра. Эти факторы вызывают искривление звуковых лучей, т. е. рефракцию З., которая объясняет, в частности, тот факт, что по ветру З. слышен дальше, чем против ветра. Распределение скорости З. с глубиной в океане объясняет наличие т. н. подводного звукового канала, в котором наблюдается сверхдальнее распространение З., например З. взрыва распространяется в таком канале на расстояние более 5000 км.
Вторая группа факторов, определяющих затухание З., связана с физическими процессами в веществе - необратимым переходом звуковой энергии в др. формы (главным образом в тепло), т. е. с поглощением звука, обусловленным вязкостью и теплопроводностью среды ("классическое поглощение"), а также переходом звуковой энергии в энергию внутримолекулярных процессов (молекулярное или релаксационное поглощение). Поглощение З. заметно возрастает с частотой. Поэтому высокочастотный ультразвук и гиперзвук распространяются, как правило, лишь на очень малые расстояния, часто всего на несколько см. В атмосфере, в водной среде и в земной коре дальше всего распространяются инфразвуковые волны, отличающиеся малым поглощением и слабо рассеиваемые. На высоких ультразвуковых и гиперзвуковых частотах в твёрдом теле возникает дополнительное поглощение, обусловленное взаимодействием волны с тепловыми колебаниями кристаллической решётки, с электронами и со световыми волнами. Это взаимодействие при определённых условиях может вызвать и "отрицательное поглощение", т. е. усиление звуковой волны.
Значение звуковых волн, а следовательно, и их изучение, которым занимается акустика, чрезвычайно велико. С давних пор З. служит средством связи и сигнализации. Изучение всех его характеристик позволяет разработать более совершенные системы передачи информации, повысить дальность систем сигнализации, создать более совершенные музыкальные инструменты. Звуковые волны являются практически единственным видом сигналов, распространяющихся в водной среде, где они служат для целей подводной связи, навигации, локации (см. Гидроакустика). Низкочастотный звук является инструментом исследования земной коры. Практическое применение ультразвука создало целую отрасль современной техники - ультразвуковую технику. Ультразвук используется как для контрольно-измерительных целей (в частности, в дефектоскопии), так и для активного воздействия на вещество (ультразвуковая очистка, механическая обработка, сварка и т.п.). Высокочастотные звуковые волны и особенно гиперзвук служат важнейшим средством исследований в физике твёрдого тела.
Уровень интенсивности силы звука
Пользуясь определениями бела идецибела, можно сформулировать определение принятому в акустике основному понятию −«уровень интенсивности (силы) звука - L » в дБ и записать его условную формулу (28):(28)
В математическом виде формула (28) с учётом пропорциональности (21) примет вид формулы (29): (29)Уровень интенсивности (силы) звука - L (дБ ) является отвлечённым понятием, которым пользуются в практических расчетах вместо конкретного физического понятия − интенсивность (сила) звука. В то же время с его помощью можно объяснить многие противоречия между объективными и субъективными оценками звука. С учётом тождества (11) в мировой практике принято следующее определение этого понятия:
Уровень интенсивности (силы) звука, выраженный в децибелах, представляет собой двадцатикратный логарифм отношения абсолютной величины давления звука р к базисной величине звукового давления р0 = 2 10-5 Н/м2 стандартного тона частотойf = 1000 Гц на пороге слышимости ЭИЗ = 10-12Вт/м2 установленного международным соглашением. Очень важно понимать, что уровень интенсивности (силы) звука - это не физическое, а чисто математическое понятие.
Понимание того, что уровень интенсивности (силы) звука не физическое, а чисто математическое понятие очень важно для понимания многих «тайн акустики».
У любого явления в нашем Мире, есть какие-либо количественные и качественные показатели, которые можно измерить, а значит изменить, получив предсказуемые, в большинстве случаев, последствия. И звук не стал исключением из правил!
Для него действуют те же параметры и показатели, что и для окружающего мира. Изучением этих параметров и показателей занимается наука «Акустика».
Звуковые колебания графически можно представить в виде графика движения тела, которое порождает звук.
Если речь идёт о динамике, который воспроизводит звук, то график будет отображать движение диффузора. Если речь о струне, то график колебания струны. Если какой-либо духовой инструмент, то график колебания воздуха внутри трубки инструмента и т. д.
Чтобы описать такое явление, как звук, надо сперва понять – а что мы, собственно, слышим.
- Ну, во-первых – громкость, мы различаем громкие и тихие звуки.
- Во-вторых, звуковысотность, мы различаем звуки из которых складывается мелодия.
- В-третьих, мы воспринимаем изменение громкости отдельных звуков.
- В-четвёртых, мы различаем звук одного инструмента от другого, например, пианино от гитары, слышим их уникальный тембр.
Чтобы понять, как всё это работает, надо представить для себя всю картину.
Рассмотрим график движения диффузора в динамике.
Стоит оговориться, что он не может воспроизвести два звука одновременно, он движется линейно, в определённых пределах.
У движения диффузора есть амплитуда:
Грубо говоря – это расстояние на которое он может отклониться из состояния покоя.
Когда он воспроизводит аудиосигнал, он движется в этих пределах:
При движении он создаёт напряжение в воздухе, то сжимая его, то разряжая поочерёдно. Это воздействие диффузора на воздух, создаёт в воздухе «звуковое давление». Если сила сигнала, приходящего в динамик увеличивается, то амплитуда движения диффузора увеличивается:
Вслед за амплитудой увеличивается и скорость движения диффузора, так как большее расстояние ему нужно пройти за одно и то же время – волна-то одна, амплитуды разные. Так как увеличилась скорость, то, получается, что диффузор быстрее сжимает и разряжает воздух, а если воздух сжимается быстрее, то и давление, которое возникает в воздухе, становится больше. Соответственно, доходя до наших ушей, воздух сильнее раскачивает барабанную перепонку, от этого, возбуждение нервов становится больше и мы воспринимаем, что звук стал громче. Такие вот дела.
Из этого же примера можно заметить, что, не смотря на то, что амплитуда волны увеличилась, временные отрезки для обеих волн одинаковы, это обусловлено «частотой колебания», следующим параметром, который мы можем слышать. По сути, частота колебания – это звуковысотность, именно этот параметр отвечает за то, каким мы слышим звук – высоким или низким. Чем частота больше, тем и звук, который мы слышим, – выше, чем частота меньше, тем и звук ниже.
Частота измеряется в Герцах (Гц).
1 Герц – это одно колебание в секунду.
Порог слышимости человеческого слуха – от 20 до 20000 Гц.
Каждой ноте соответствует определённое количество колебаний. Таким образом, диффузор в динамике, который проигрывает какую-либо музыку раскачивает воздух не только с определённой амплитудой, влияя на громкость, слышимой музыки, но также и с определённой частотой. То есть, он совершает то большее, то меньшее количество колебаний, в зависимости от мелодии. Чтобы хоть немного представить скорость движения динамика, то можно сказать, что ноте «Ля» первой октавы соответствует частота в 440 Гц. То есть, если мы одну секунду будем слышать из динамика ноту «Ля», то за эту самую секунду, динамик совершит 440 колебаний.
Частота звука так же влияет на громкость, но это уже больше относится к разделу «психоакустики», так как затрагивает вопрос восприятия человеком звука. Наш слуховой аппарат устроен таким образом, что мы воспринимаем высокие частоты громче, чем низкие, если говорить о «звуковом давлении». То есть, если мы возьмём два звука – низкий и высокий и настроим их громкость так, чтобы они создавали одинаковое звуковое давление, то высокий будет казаться гораздо громче.
Следующее, что мы можем различить в звуке – это его ADSR-огибающая. Понятие ADSR больше относится к одиночным звукам и чаще всего к звукам синтезаторов, при цифровом синтезе звука. ADSR – это аббревиатура от английский слов Attack (Атака), Decay (Спад), Sustaine (Звучание)и Release (Затухание). Чуть позже, мы отдельно поговорим об этом подробнее, но сейчас стоит вкратце объяснить, суть. Представьте себе, что вы взяли гитару и дёрнули на ней струну. Сперва,вы услышите, что звук появился очень быстро, буквально сразу (Атака), затем громкость немного уменьшится (Спад), немного подержится (Звучание) и затихнет (Затухание).
В большинстве случаев, под ADSRподразумевают именно данные стадии звукообразования и их настройку. При цифровом синтезе эти параметры задаются в миллисекундах, при игре на инструменте ими управляет исполнитель.
Ещё одним слышимым качеством звука является тембр инструмента и наша способность эти тембры между собой различать.
Тема сложная и будет наиболее полно раскрыта во время нашего обзора различных инструментов. На тембр влияет практически всё, что есть в инструменте, в большей или меньшей мере. Первое и основное – это конечно способ звукообразования. То есть принцип работы инструмента. На скрипке по струнам водят смычком, на гитаре струны дергают, в клавишных по струнам ударяют молоточки, в духовые дуют, в результате, рождается звук инструмента. При этом, для каждого инструмента характерно своё, неповторимое звучание. Так, две гитары не будут звучать одинаково, что-то будет различаться в их звучании, хоть это по-прежнему будет звук гитары.
Это очень интересная тема, которую мы ещё разберём более подробно.
Из самых очевидных звуковых явлений мы всё рассмотрели, остались не очевидные, но о них в другой раз.
ЗВУКОВЫЕ ВОЛНЫ
Мир звуков так многообразен,
Богат, красив, разнообразен,
Но всех нас мучает вопрос
Откуда звуки возникают,
Что слух наш всюду услаждают?
Пора задуматься всерьез.
Причина звука? - вибрация (колебания) тел, хотя эти колебания зачастую незамтны для нашего глаза.
Источники звука
- физические тела,
которые колеблются, т.е. дрожат или вибрируют с частотой
от 16
до 20000 раз в секунду. Вибрирующее тело может быть твердым,
например, струна или земная кора, газообразным
,
например, струя воздуха в духовых музыкальных инструментах или
в свистке или жидким,
например,
волны на воде.
Вокруг колеблющегося тела возникают колебания окружающей среды,
которые распространяются в пространстве.
Звук –
это механические
упругие волны
, распространяющиеся в газах, жидкостях, твердых
телах.
Волны, которые вызывают ощущение звука, с частотой
от 16 Гц до 20 000 Гц
называют
звуковыми волнами (в основном продольные).
СДЕЛАЙ САМ!
Если поднести к стакану или стеклянной банке бусинку на ниточке
и ударить, например,
карандашом по стенке стакана, то мы увидим
колебания бусинки и услышим ее позванивание.
ЧТОБЫ УСЛЫШАТЬ ЗВУК
необходимы:
1. источник
звука;
2. упругая среда
между ним и ухом;
3. определенный диапазон частот
колебаний
источника звука – между 16 Гц и 20 кГц,
достаточная для восприятия ухом мощность звуковых волн.
ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА
Громкость.
.
Громкость зависит от амплитуды
колебаний в звуковой волне.
За единицу громкости звука принят 1 Бел
(в честь Александра Грэхема Белла, изобретателя телефона). Громкость
звука равна 1 Б, если его мощность в 10 раз больше порога слышимости.
На практике громкость измеряют в децибелах
(дБ).
1 дБ = 0,1Б.
10 дБ – шепот;
20–30 дБ – норма шума в жилых помещениях;
50 дБ – разговор средней громкости;
70 дБ – шум пишущей машинки;
80 дБ – шум работающего двигателя грузового автомобиля;
120 дБ – шум работающего трактора на расстоянии 1 м
130 дБ – порог болевого ощущения.
Звук громкостью свыше 180 дБ может даже вызвать разрыв
барабанной перепонки.
Высота тона.
Определяется частотой
колебаний источника звука.
Звуки человеческого голоса по высоте делят на несколько
диапазонов:
бас – 80–350 Гц,
баритон – 110–149 Гц,
тенор – 130–520 Гц,
дискант – 260–1000 Гц,
сопрано – 260–1050 Гц,
колоратурное сопрано – до 1400 Гц.
Частотный спектр звуков музыкальных инструментов.
Согласно легенде, Пифагор все музыкальные звуки расположил в ряд, разбив этот ряд на части – октавы , – а октаву – на 12 частей (7 основных тонов и 5 полутонов). Всего насчитывается 10 октав, обычно при исполнении музыкальных произведений используются 7–8 октав. Звуки частотой более 3000 Гц в качестве музыкальных тонов не используются, они слишком резки и пронзительны.
ЧАСТОТНЫЙ ДИАПАЗОН ЗВУКОВ, ВОСПРИНИМАЕМЫХ ЖИВОТНЫМИ
КНИЖНАЯ ПОЛКА
ИНТЕРЕСНЫЕ ЯВЛЕНИЯ!
О ЗВУКАХ В ЛИТЕРАТУРЕ...
(Шум - это беспорядочная смесь музыкальных звуков.)
НЕ ШУМИТЕ!
А разве мы шумели?
Ну, Андрюша стучал еле-еле
Молотком по железной трубе,
Я тихонько играл на губе,
Восемь пятых размер соблюдая,
Таня хлопала дверью сарая,
Саша камнем водил по стеклу,
Толя бил по кастрюле в углу.
Кирпичом! Но негромко и редко.
«Не шумите!» - сказала соседка,
А никто и не думал шуметь.....
Ал. Кушнер.
Почему барабан звучит?
Однажды встретились вождь Соколиный
глаз
и шаман Змеиный язык.
" Почему звучит барабан?" - спросил шаман.
Вождь быстро ответил: "Потому, что его ударили".
Шаман очень быстро отозвался: "Звук после удара длится заметно
дольше, чем сам удар".
Тут же вождь и шаман потребовали себе самый большой барабан.
Сначала вождь ударял, а шаман трогал барабанную шкуру, потом -
наоборот.
В конце концов, они заметили, что шкура дрожит, и когда она дрожит
- слышен звук.
Тут вождь, который был так же силен в догадках, как шаман в загадках,
высказал Великую Догадку:
ВСЕ ЗВУЧАЩЕЕ - ДРОЖИТ!!!
При этом вождь завопил от восторга так, что у шамана в ушах зазвенело.
Не помня себя от боли, шаман ухватил вождя за горло. Горло дрожало!
Шаман отпустил вождя и взял за загривок Сторожевого Ягуара, который
мурлыкал у входа.
Загривок дрожал!
Тут вождь перестал вопить и выдал вторую Великую Догадку:
ВСЕ ДРОЖАЩЕЕ - ЗВУЧИТ!!!
Шаман вместо коварного вопроса приблизил к носу вождя судорожно
сжатый кулак.
Кулак (и вся рука) дрожали - но не звучали. Вторую великую догадку
пришлось поправить:
НЕ ВСЕ ДРОЖАЩЕЕ ЗВУЧИТ!
Тем временем у шамана созрел очередной коварный вопрос:
"Как дрожать, чтобы звучать? "
Вождь вспомнил недавний бой: если в ствол дерева вонзается длинная
стрела - она беззвучно дрожит, если короткая - звучит. Шаман вытащил
самую длинную стрелу, прижал оперенный конец к плоскому камню,
а вождь пригнул острый конец вниз - и тут же отпустил.
Потом сделал свободный конец покороче - и опять отпустил.
Ответ вождя, недаром его звали Соколиный
Глаз,
был таков:
" Стрела начинает звучать, когда ее дрожание перестает быть
заметным глазу - настолько оно частое."
Шаман попросил вождя поменяться местами: теперь вождь держал оперенный
конец стрелы, а
шаман отклонял и отпускал острие. Шаман Змеиный язык
был слабее вождя, и каждый раз отклонял острие
не так сильно. Как менялось звучание?
РУПОР - УСИЛИТЕЛЬ ЗВУКА
Часто на соревнованиях, когда тренеру или судье необходимо сообщить что-либо спортсмену на большом расстоянии, используют рупор. Это может быть достаточно сложный прибор – мегафон, но можно обойтись и простой газетой свернутой в кулек. Можно сделать рупоры из больших листов ватмана. Если в классе два таких рупора поставить у противоположных стенок, то разговаривать с их помощью можно шепотом.
СЛУШАЕМ МУЗЫКУ!
Чтобы продемонстрировать, как рупор усиливает звук
, сделайте из плотной бумаги
небольшой рупор
, и в тонкий его конец перпендикулярно поверхности бумаги воткните
швейную иголку
. Вставьте карандаш в отверстие
пластинки с записью какой-нибудь музыки.
Уприте острый конец карандаша с пластинкой в поверхность стола и начните вращать
пластинку, быстро проворачивая карандаш. Другой рукой поставьте острие иголки рупора на звуковую бороздку пластинки. Прислушайтесь!
Должен появиться звук!
ПОПРОБУЙ!
А если взять 2 тонкие
резиновые трубочки,
вставить в узкий конец рупора, замотать
изоляционной лентой, а свободные концы этих трубок вставить в
оба уха,
то с таким несложным приспособлением далекие и
слабые звуки будут слышны гораздо лучше.
Для примера вспомни, для чего врачу нужен стетоскоп?
С помощью чего Э.К.Циолковский пытался компенсировать глухоту?
Для чего человек прикладывает ладонь к уху, пытаясь разобрать
плохо слышимые звуки?
ВОТ ЭТО ДА-А!
Обнаружили, что когда растению
становится трудно добывать воду из пересохшей почвы,
стебель растения начинает издавать ультразвуковые шумы.
Присоединив к стеблям
специальные микрофоны, можно уловить эти шумы и включать поливальные установки
только тогда, когда сами растения этого требуют
Звук храпа
может достигать 69 децибелл, что сравнимо со звуком отбойного молотка.
___
Самый громкий шум,
полученный в лабораторных условиях, был равен 210 дБ.
Он был получен
за счёт отражения звука железобетонным испытательным стендом, предназначенным для испытаний ракеты в Центре космических полётов США, в 1965 г. Звуковой волной такой силы можно было бы сверлить отверстия
в твёрдых материалах. Шум был слышен в пределах 161 км.
Самая высокая из полученных нот имеет частоту 60 гигагерц. Она была сгенерирована лазерным лучом, направленным на кристалл сапфира, в США, в 1964 г.
Самое тихое место - это «Мёртвая комната» в Лаборатории концерна «Белл телефон систем» в США, она является самой звукопоглощающей комнатой в мире, в которой исчезает 99,98% отражаемого звука.
СДЕЛАЙ САМ!
Самодельный телефон из нитки и спичечных коробок.
Возьми 2 спичечных коробочки (или любые другие коробочки подходящих размеров: из-под пудры, зубного порошка, скрепок) и нитку длиной несколько метров (можно на всю длину школьного класса).Проткни иголкой с ниткой донышко коробка и завяжи на нитке узелок, чтобы она не выскакивала.Таким образом, оба коробка будут соединены с помощью нитки.В телефонном разговоре участвуют двое: один говорит в коробок, как в микрофон, другой- слушает, приложив коробок к уху. Нить во время разговора должна быть натянута и не должна касаться каких-либо предметов, включая и пальцы, которыми держат коробки. Если прикоснешься пальцем к нитке, разговор тут же прекратится. Почему?
Музыкальные инструменты.
Если взять несколько пустых одинаковых бутылок, выстроить их в ряд и наполнить водой (первую небольшим количеством воды, последующие заполнять по нарастающей, а последнюю наполнить доверху), то получится музыкальный ударный инструмент. Ударяя по бутылкам ложкой, мы заставим воду колебаться. Звуки от бутылок будут различаться по высоте.
Берем картонную трубку, вставляем в неё, как поршень, пробку с воткнутой вязальной спицей и перемещая поршень, дуем в край трубки. Звучит флейта!
Берем коробку с не проминающимися краями, надеваем на нее кольцевые резинки (чем туже обхватывают они коробку, тем лучше), и готова арфа! Перебирая резинки, как струны, слушаем мелодию!
Еще одна “музыкальная” игрушка.
Если взять кусок гофрированной
пластиковой
трубки и раскрутить его над головой, то раздастся музыкальный
звук. Чем больше скорость вращения,
тем выше высота звука. Поэкспериментируй! Интересно, чем вызвано
появление звука в этом случае?
ЗНАЕШЬ ЛИ ТЫ?
Самолёт, летящий со сверхзвуковой скоростью , обгоняет создаваемые им звуки. Эти звуковые волны сливаются в одну ударную волну. Достигая поверхности земли, ударная волна выбивает стёкла, разрушает постройки, оглушает.
Звук издаваемый синим китом громче, чем звук выстрела рядом стоящего тяжелого орудия, или громче, чем звук стартующей ракеты.
При прохождении метеоритами атмосферы Земли возбуждается ударная волна, скорость которой в сто раз выше звуковой, при этом возникает резкий звук, похожий на звук рвущейся материи.
При умелом ударе кнутом вдоль него образуется мощная волна, скорость распространения которой на кончике кнута может достигать огромных значений! В результате возникает мощная ударная звуковая волна, сравнимая со звуком выстрела.
ТАИНСТВЕННАЯ ГАЛЕРЕЯ ШЕПОТОВ
Лорд Рэлей первым объяснил загадку галереи
шепотов
, расположенной под куполом лондонского собора Святого
Павла. На этой большой галерее очень хорошо слышен шепот. Если,
например, ваш приятель шепнул что-нибудь, обернувшись к стене,
то вы услышите его, в каком бы месте галереи вы ни стояли.
Как ни странно, вы слышите его тем лучше, чем более “прямо в стенку”
он говорит и чем ближе к ней стоит. Сводится ли эта задача просто
к отражению и фокусировке
звука?
Чтобы исследовать это, Рэлей изготовил большую модель галереи.
В одной точке ее он поместил манок - свистульку, какой охотники
приманивают птиц, в другой - чувствительное пламя, которое чутко
реагировало на звук. Когда звуковые волны от свистульки достигали
пламени, оно начинало мерцать и таким образом служило индикатором
звука. Вы, наверное, нарисовали бы путь звука так, как показано
стрелкой на рисунке. Но, чтобы не принимать это на веру, представьте
себе, что где-то между пламенем и свистулькой у стены галереи
помещен узкий экран. Если ваше предположение относительно хода
звуковых волн верно, то при звуке свистульки пламя все равно должно
мерцать, так как экран, казалось бы, находится в стороне! Однако
в действительности, когда Рэлей установил этот экран, пламя перестало
мерцать. Каким-то образом экран преградил путь звуку. Но
как? Ведь это всего лишь узенький экранчик и расположен он вроде
бы в стороне от пути звука. Полученный результат дал Рэлею ключ к разгадке
секрета галереи шепотов.
Галерея шепотов (в разрезе)
Модель галереи шепотов, сделанная Рэлеем. Звук свистка заставляет пламя мерцать.
Если у стенки модели галереи установлен тонкий экран, пламя не реагирует на звуки свистков. Почему? Непрерывно отражаясь от стен купола, звуковые волны распространяются в узком поясе вдоль стены. Если наблюдатель стоит внутри этого пояса, он слышит шепот. За пределами этого пояса, дальше от стены, шепот не слышен. Шепот слышен лучше, чем обычная речь, так как он богаче звуками высокой частоты, а “пояс слышимости” для высоких частот шире. Звук при этом распространяется как бы в цилиндрическом волноводе и его интенсивность убывает с расстоянием значительно медленнее, чем при распространении в открытом пространстве.
Шумящие водопроводные трубы.
Почему водопроводные трубы порой начинают рычать и стонать, когда мы открываем или закрываем кран? Почему это не происходит непрерывно? Где именно возникает звук : в водопроводном кране, в части трубы, примыкающей непосредственно к крану, или в каком-нибудь изгибе ее где-то дальше? Почему шум начинается только при определенных уровнях расхода воды? Наконец, почему шум можно устранить, присоединив к водопроводной трубе закрытую с другого конца вертикальную трубку, в которой находится воздух? При увеличении скорости потока в местах сужений в трубах может возникать турбулентность, которая приводит к кавитации (образованию и разрыву пузырьков). Колебания пузырьков усиливаются трубами, а также стенами, полами, потолками, к которым трубы прикреплены!. Иногда шум может быть вызван и периодическими ударами турбулентного потока о препятствия (например, сужения) в трубе.
Умеют ли рыбы разговаривать?
Рыбы говорят человеческим языком, только в сказках, но они вовсе не глухи и могут издавать звуки. Различные звуки они издают с помощью зубов, воздушного пузыря, хвоста. Звуки им служат для общения и для отпугивать врагов. Рыбаки знают, что пескарь может пищать, а лещи издавать булькающие звуки.
Но рыбы и воспринимают звук. Так хищники спешат на то место, где произошел всплеск другой, мелкой рыбы.
Самый громкий шум, полученный в лабораторных условиях, был равен 210 дБ , или 400 тыс. ак. Вт (акустических ватт), сообщило агентство НАСА. Он был получен за счёт отражения звука железобетонным испытательным стендом размером 14,63 м и фундаментом глубиной 18,3 м, предназначенным для испытаний ракеты «Сатурн V», в Центре космических полётов им. Маршалла, Хантсвилл, штат Алабама, США, в октябре 1965 г. Звуковой волной такой силы можно было бысверлить отверстия в твёрдых материалах. Шум был слышен в пределах 161 км .
Энергия, которую обычно переносят звуковые волны , очень мала. Если бы стакан с водой полностью поглощал всю падающую на него звуковую энергию, соответствующую громкости достаточно громкой речи, и был бы полностью теплоизолирован от окружающей среды, то для того, чтобы нагреть воду от комнатной температуры до кипения потребовалось бы примерно 30 тысяч лет!
УДИВИТЕЛЬНОЕ РЯДОМ!
Попробуй выполнить этот опыт и удиви своих родственников!
Инструментом же у тебя будет стеклянный (не хрустальный) тонкостенный бокал на ножке, вместимостью от половины до стакана жидкости.
Стекло бокала должно быть чистое, гладкое, ничем не разрисованное. Подобрав инструмент, приступай к проверке его музыкальных качеств. Прежде чем приступить к опыту, хорошо вымой руки с мылом. Затем, слегка намочив чистой водой пальцы правой руки, поставь бокал на стол, а левой рукой крепко держи его за ножку. Средним или указательным пальцем правой руки начни вкруговую водить по краю бокала.. Через несколько секунд ты должен услышать мелодичный звук. Звук не будет прекращаться пока ты водишь по краю бокала. Если это успешно получилось, налей в бокал чистую воду, немного не доходя до края,и продолжай водить пальцем. Ты должен услышать звук значительно ниже того, который был без воды. Продолжая круговые движения пальцем, посмотри на поверхность воды. На ней образовались маленькие волны. Они призошли от колеблющихся, звучащих стенок бокала. Теперь начни постепенно удалять воду небольшими порциями. Звук будет постепенно повышаться и самый высокий будет у пустого бокала.
Если ты удивишь этим опытом и меня, то в журнале появится "5"!
ЗВУКОВОЙ УДАР
Проделайте в дне пластмассового ведерка из под майонеза отверстие
около 1см в диаметре,
закройте ведро крышкой, напротив отверстия поставьте горящую свечу. Ударьте
рукой по крышке – свеча погаснет.
Звук тушит свечу.
САМОДЕЛЬНАЯ СИРЕНА
Возьмите деревянный круг, проделайте в нем отверстия вдоль окружностей разного радиуса через правильные промежутки. Начните его вращать, расположив вертикально. Направьте струю воздуха из шланга пылесоса в отверстия каждой из окружностей. Будут ли отличаться звуки? Как сделать звук громче, выше или ниже? Можете ли вы объяснить принцип работы сирены?
ЗВУКИ ПУСТЫНЬ
Очень часто в литературе упоминаются о таинственных звуках, которые
можно услышать в пустыне. Сегодня известно, что эти звуки возникают
в результате движения слоёв песка, но полного объяснения этих
явлений ещё нет.
Различают два вида звучащих песков - „гудящие“
и „свистящие“
, которые отличаются частотой и длительностью
звука и возникают при разных условиях.
Свистящие звуки
- лёгкое посвистывание
песка под ногами можно услышать на морских побережьях, на берегах
рек и озёр по всему миру. Это акустические колебания песчинок
с частотой от 500 до 2500 Гц.
Гудящие звуки
- они возникают глубоко
в пустыне вблизи отдельных больших дюн. Это громкий звук низкой
частоты 50–300 Гц, длящийся обычно от несколько секунд до 15 минут.
Они разносятся на расстояния до 10 километров, и нередко сопровождается
вибрациями почвы.
Свистят и гудят пески, состоящие из кварца.
А вот звучание песков Гавайских островов напоминает
лай собаки.
Гавайские пески - единственные звучащие пески,
состоящие не из кварца.