Ele-prof.ru

Электро отопление
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

А вот чему равна скорость звука

А вот чему равна скорость звука?

В принципе вопрос не такой простой как кажется, нашел такое определение:

Скорость звука, скорость распространения какой-либо фиксированной фазы звуковой волны; называется также фазовой скоростью, в отличие от групповой скорости. С. з. обычно величина постоянная для данного вещества при заданных внешних условиях и не зависит от частоты волны и её амплитуды. В тех случаях, когда это не выполняется и С. з. зависит от частоты, говорят о дисперсии звука.

Так чему равна скорость звука зимой, летом, в туман, в дождь — вот такие непонятные для меня теперь вещи.

Чем «плотнее» среда, тем выше скорость распространения возмущения(звука), в воздухе прибл. 320-340м/c.(с высотой падает) 1300-1500 м/c в воде(соленая/пресная) 5000 м/с в металле и т.д Тоесть при тумане скорость звука будет выше, зимой тоже выше и т.д

Звук — это упругая продольная волна, скорость распостранения которой зависит от свойств окружающей среды. Т.е. выше местность — ниже плотность воздуха — ниже скорость. В отличии от света — поперечной волны.
Принято считать V = 340 м/c (приблизительно).

Значит диапазон 320-340 м/с — посмотрел справочник, там при 0 по Цельсию и давлении в 1 атмосферу скорость звука в воздухе 331 м/с. Значит 340 в мороз, а 320 в жару.
И вот теперь самое интересное, а какая тоглда скорость пули у дозвуковых боеприпасов?
Вот для малокалиберных патронов к примеру с ада.ру такая классификация:
Стандартные (дозвуковые) патроны скорость до 340 м/с
Патроны High velocity (высокоскоростные)скорость от 350 до 400 м/с
Патроны Hyper Velocity или Extra high velocity (сверхвысокоскоростные)скорость от 400 м/с и выше
То есть Eley Tenex 331 м/с Соболь 325 м/с -считаются дозвуковыми, а Стандарт 341 м/с — уже нет. Хотя и те и эти в принципе лежат в одном диапазоне звуковых скоростей. Как это?

ИМХО не стоит так заморачиваться на этом, вы же не акустикой, а стрельбой увлекаетесь.

Да просто интересно, а то все дозвук сверзвук, а как копнул оказалось все совсем неодназначно.

Кстати, а какая скорость у дозвука для бесшумной стрельбы у х54, х39, 9ПМ?

У патронов еще и разброс начальной скорости есть, и от температуры она тже зависит.

Тока свет имеет поперечную электромагнитную волну, а звук механическую продольную. Если я правильно понимаю их роднит тока описание одной и той же математической функцией.

Впрочем это офф

GreenG

Тока свет имеет поперечную электромагнитную волну, а звук механическую продольную. Если я правильно понимаю их роднит тока описание одной и той же математической функцией.

Впрочем это офф

Могу офф развить — мой диплом назывался «Нелинейные акустоэлектромагнитные взаимодействия в кристаллах с квадратичной электрострикцией» 😊

Вот что мне интересно, отдыхал на Урале максимальное атмосферное давление (в целом за месяц) ни разу не поднялось до параметров тутошних. На данную минуту тут 765 t-32. И что интересно температура ниже и давление ниже. Ну. это насколько я для себя отметил, . постоянных наблюдений то не веду. У меня и балл. таблицы были прошлогодние на давление 775ммртст. Может недостаток кислорода в наших краях частично компенсируется повышенным атмосферным давлением. Задавал у себя на кафедре вопрос, оказывается ДАННЫХ НЕТ!. И это люди создающие декомпрессионные таблицы для таких как я! А для военных пробежки (на физзарядке) в наших палестинах запрещены, т.к. недостаток кислорода. Я думаю, если кислорода недостаток, значит чем замещено, . азотом, те.е и плотность другая. И если на все это смотреть и считать, надо быть стрелком галактического класса. Я для себя (пока Сеньор корпит над калькулятором, а таможня над моими посылками) решил: За 700 ни-ни, Фиг ли патроны палить.
Вот написал и подумал. Ведь плевался и зарекался не раз, ну нафиг все это. Что на чепионат ехать? Соревноваться с кем?
. Почитаешь форум и опять несет. Пули где взять, матрицы, и.т.д.
ВЫВОД: Жуткая зависимость от общения с себе подобными людьми, любящими оружие — homo. (предлагаю найти продолжение выражения)

StartGameN

Могу офф развить — мой диплом назывался «Нелинейные акустоэлектромагнитные взаимодействия в кристаллах с квадратичной электрострикцией» 😊

основной экспериментальный метод был, видимо, стучать магнитом по кристаллу?

GreenG

Ээээ..

основной экспериментальный метод был, видимо, стучать магнитом по кристаллу?

Не 😊 Я у нас физик-теоретик, так шо «экспериментов» никаких не было. Была попытка учесть вторую производную и объяснить возникновение резонанса.
Но идея правильная 😊

Можно я тут с краю постою послушаю? Мешать не буду, чесслово. С уважением Алексей

GreenG

Ээээ..

основной экспериментальный метод был, видимо, стучать магнитом по кристаллу?

Квадратным магнитом по кривому кристаллу.

Тогда еще вопрос, из-за чего зимой звук выстрела кажется более громким, чем летом?

Я вам всем вот что скажу.
Из боеприпасов к скорости звука близок .22lr. Надеваем на ствол модер (для снятия звукового фона) и палим на сотню, к примеру. И тогда все патроны можно легко разделить на дозвук (слышно, как в мишень прилетает — легкий такой «пук» имеет место) и на сверхзвук — при попадании в мишень бахает так, что вся затея с модером летит коту под хвост. Из дозвука могу отметить темп, биатлон, из импортных — RWS Target (ну, мало я их знаю, да и в магазинах выбор не того). Из сверхзвуковых — например, Лапуа Стандарт, дешевые, интересные, но весьма шумные патроны. Потом берем начальные скорости с сайта производителя — и вот вам приблизительный диапазон, где находится скорость звука при данной температуре отстрела.

Читайте так же:
Прямой ток светодиода 3 вольта

Зимой усе в шапках ходят и потому слух притупляется 😊

А если серьезно: с какои целью требуется знать реальную скорость звука для конкретных условии ( в смысле с практическои точки зрения) ? цель обычно определяет средства и способы/точность измерения. По мне, так вроде как для попадания в мишень или на охоте не требуется ету скорость знать(если конечно без глушителя).

Вообще-то скорость звука является в какой-то степени предельной для стабилизированного полета пули. Если смотреть на разгоняемое тело, то до звукового барьера сопротивление воздуха растет, перед самым барьером довольно резко, а потом, по прохождении барьера, резко падает (потому авиаторы так стремились достичь сверхзвука). При торможении картина строится в обратном порядке. То есть, когда скорость перестаёт быть сверхзвуковой, пуля испытывает резкий скачок сопротивления воздуха и может пойти кувырком.

Sacor

оказалось все совсем неодназначно.

?

Самый интересный вывод во всём рассуждении 😊.

И так, товарищи, скорость звука непосредственно зависит от температуры, чем больше температура, тем больше и скорость звука, а совсем не наоборот как отмечали в начале топика.
*************** /——- |
скорость звука а=/ k*R*T (это корень так обозначен)

Для воздуха k = 1.4 — это показатель адиабаты
R = 287 — удельная газовая постоянная для воздуха
T — температура в Кельвинах (0 градусов Цельсия соответствует 273.15 градусов Кельвина)
То есть при 0 по Цельсию а=331.3 м/с

Таким образом в диапазоне -20 +20 по Цельсию скорость звука меняется в диапазонах от 318.9 до 343.2 м/с

Думаю больше вопросов не возникнет.

Что касается для чего все это надо, это необходимо при исследовании режимов обтекания.

Исчерпывающе,а от плотности, давления разве скорость звука не зависит?

[QUOTE]Originally posted by Паршев:
[B] Если смотреть на разгоняемое тело, то до звукового барьера сопротивление воздуха растет, перед самым барьером довольно резко, а потом, по прохождении барьера, резко падает (потому авиаторы так стремились достичь сверхзвука).

Я уже изрядно подзабыл физику, но насколько я помню, сопротивление воздуха растет с увеличением скорости и до «звука» и после. Только на дозвуке основной вклад вносит преодоление силы трения о воздух, а на сверхзвуке эта составляющая резко уменьшается, но увеличиваются потери энергии на создание ударной волны. А. в целом, энергопотери увеличиваются, и чем дальше, тем прогрессивнее.

Согласен с q123q. Нас как учили — норма при 0 по цельсию 330 м/с, плюс 1 градус — плюс 1 м/с, минус 1 градус — минус 1 м/с. Вполне рабочая схема для практического применения.
Наверное, норма может меняться от давления, но изменение будет все равно будет примерно градус- метр в секунду.
BS

Зависит-зависит. Но: есть такой закон Бойля, согласно которому при постоянной температуре p/p1=const, т.е. изменение плотности прямо пропорционально изменению давления 😊

А я так и не знал никогда.

Оно растёт и до звука и после звука, причём по-разному на разных скоростях, но на звуковом барьере падает. То есть за 10 м/с до скорости звука сопротивление выше, чем когда на 10 м/с после скорости звука. Потом растёт снова.
Конечно, природа этого сопротивления разная, поэтому разные по форме объекты по-разному барьер переходят. До звука лучше летают каплеобразные объекты, после звука — с острым носом.

[QUOTE]Originally posted by Паршев:
[B]

То есть за 10 м/с до скорости звука сопротивление выше, чем когда на 10 м/с после скорости звука. Потом растёт снова.

Не совсем так. При переходе звукового барьера СУММАРНАЯ сила сопротивления возрастает, причем скачком, за счет резкого увеличения расхода энергии на образование ударной волны. Вклад же СИЛЫ ТРЕНИЯ (а точнее, силы сопротивления из-за турбулентности за телом) резко уменьшается из-за резкого уменьшения плотности среды в пограничном слое и за телом. Поэтому, оптимальная форма тела на дозвуке становится неоптимальной на сверхзвуке, и наоборот. Обтекаемое на дозвуке каплевидное тело на сверхзвуке создает очень мощную ударную волну, и испытывает гораздо большую СУММАРНУЮ силу сопротивления, по сравнению с остроконечным но с «затупленной» задней частью (которая на сверхзвуке практически не имеет значения). При обратном переходе задняя необтекаемая часть создает большую, по сравнению с каплевидным телом, турбулентность и след-но силу сопротивления. В общем, этим процессам посвящен целый раздел общей физики — гидродинамика, и проще прочитать учебник. А изложенная Вами схема, насколько я могу судить, не соответствует действительности.

С уважением. БИТ

Паршев

До звука лучше летают каплеобразные объекты, после звука — с острым носом.

Ураааа!
Осталось придумать пулю умеющую летать носом вперед на сверх звуке и ж..пой после перехода барьера.

Физические основы строительной акустики

Распространение звуковой волны сопровождается переносом энергии, которая зависит от звукового давления p и колебательной скорости v в каждой точке среды.

Средний поток звуковой энергии, проходящий в единицу времени через единицу поверхности, нормальной к направлению распространения волны, называется интенсивностью звука или силой звука (Вт/м 2 ):

Читайте так же:
Кнопочный выключатель ablfs с подсветкой

Векторная величина, характеризующая также направление переноса энергии в волне, называется вектором Умова :

Наряду с интенсивностью звука используют величину плотность звуковой энергии (Дж/м 3 ), равную энергии колебаний в единице объема звукового поля.

Можно показать, что в бегущей волне

Передача энергии звуковой волны в область, ранее не затронутую волнами, требует непрерывного расходования энергии со стороны источника, возбуждающего звук. В тех зонах, где волна уже возникла, энергия непрерывно передается дальше со скоростью звука. Возникающие в среде переменные давления непрерывно совершают работу, ввиду чего и возникает волновое сопротивление ( импеданс ) при колебательных движениях частиц среды.

Формулы для силы звука:

подобны формулам закона Джоуля–Ленца для мощности электрического тока, только мощность, затрачиваемая при действии сил давления, расходуется не на выделение тепла, а на передачу энергии новым частям среды. Поэтому величину часто называют также сопротивлением излучения среды.

Логарифмическая шкала силы звука. Децибелы

Отношение максимальной и минимальной интенсивности слышимого человеческим ухом звука очень велико и составляет 10 14 раз (для звукового давления 10 7 раз). Поэтому для характеристики силы звука удобнее пользоваться логарифмическими величинами:

уровнем интенсивности звука , выраженным в децибелах (дБ):

и уровнем звукового давления (дБ):

где I 0 и p 0 – значения, соответствующие порогу слышимости на частоте 1000 Гц ( , p 0 = 2∙10 -5 Па).

Значение p 0 выбрано таким образом, чтобы при нормальных атмосферных условиях L I = L p . Поэтому в дальнейшем будем использовать величину L = L I = L p , которую называют уровнем звука в децибелах .

Уровень звука, соответствующий порогу слышимости на частоте 1000 Гц, равен 0 дБ. Болевой порог восприятия звука соответствует I б = 10 2 Вт/м 2 и р б = 2∙10 2 Па, что дает значение L б = 140 дБ.

Введению логарифмических единиц измерения способствовало также то обстоятельство, что ухо человека реагирует не на абсолютное изменение интенсивности звука, а на относительное. Разница уровней в 1 дБ соответствует минимальной величине, различимой слухом, при этом интенсивность звука изменяется в 1,26 раза или на 26%. Если же разница уровней составляет 3 дБ, то сила звука изменяется уже в 2 раза.

Рассмотрим, как рассчитать суммарный уровень звука для звукового поля, создаваемого несколькими источниками. Возьмем для простоты два источника.

В любой точке пространства звуковое давление равно:

где р 1 и р 2 – мгновенные значения звуковых давлений, создаваемых в этой точке соответственно первым и вторым источником.

Результирующая интенсивность звука равна:

Если источники звука некогерентные, то есть создаваемые ими давления не связаны по фазе, то средний квадрат звукового давления и, следовательно, — интенсивность суммарного звукового поля равна сумме интенсивностей источников.

Таким образом, если поле создается N некогерентными источниками, то

I = I 1 + I 2 +…+ I N , а дБ,

где , … — уровни звука, создаваемые каждым

источником в расчетной точке.

При N одинаковых источниках шума, равноудаленных от расчетной точки, с уровнями звукового давления L 0 , суммарный уровень равен:

Разница между скоростью света и звука

Скорость света и скорость звука — два очень важных аспекта волн, обсуждаемых в физике. Эти концепции имеют огромное значение в самых разных областях, от коммуникации до теории относительности и даже квантовой механики. В этой статье мы попытаемся сравнить и обсудить различия между скоростью звука и света.

Скорость звука

Чтобы понять значение скорости звука, нужно сначала понять звук. Звук — это на самом деле волна. Если быть точным, звук — это продольная волна. Продольная волна раскачивает частицы так, что колебания параллельны. Амплитуда этих колебаний определяет интенсивность звука (насколько громкий звук). Очевидно, что для создания звука необходимо механическое колебание. Звук можно рассматривать как набор импульсов давления. Следует отметить, что звук всегда требует, чтобы среда перемещалась. В вакууме звука не будет. Скорость звука определяется как расстояние, которое звуковая волна проходит через упругую среду за единицу времени. Скорость звука в среде равна квадратному корню из коэффициента жесткости, деленному на плотность среды (v = (C / ρ) 1/2 ). Есть несколько экспериментов по измерению скорости звука. Некоторые из этих методов — это метод измерения времени одиночного импульса и метод трубки Кундта.

Скорость света

Скорость света — очень важное понятие в современной физике. Считается, что это единственный абсолютный параметр во Вселенной. Согласно теории относительности скорость света — это максимальная скорость, которую может гипотетически получить любой объект. Можно показать, что любой объект, имеющий массу покоя, не может достичь скорости света, поскольку для этого требуется бесконечное количество энергии. Чтобы получить представление о скорости света, необходимо хорошее представление о свете. Свет — это форма электромагнитной волны. Для путешествий не требуется носитель. Однако теоретически предполагается и практически доказано, что свет также имеет характеристики частиц. Это известно как дуальность волновой частицы материи. В каждой материи есть эта двойственность. Как было сказано ранее, теория относительности предполагает, что относительная скорость между любыми двумя объектами не может принимать скорости выше скорости света. Это действует как естественный предел. Следует отметить, что скорость света может быть уменьшена из-за сопротивления среды. Это вызывает такие явления, как рефракция. Цвет света зависит от длины волны. В теории частиц света световые волны входят в небольшие пакеты, известные как фотоны. Значение скорости света в открытом космосе составляет 299 792 458 метров в секунду. Это значение можно получить несколькими способами. Эти методы включают метод Ромера, который использует астрономические объекты для измерения скорости. Несколько методов измеряют частоту и длину волны нескольких световых лучей по отдельности и используют их для расчета скорости света.

Читайте так же:
Сенсорные выключатели света для квартир

В чем разница между скоростью света и скоростью звука?

• Звук не может распространяться в вакууме, в то время как свет может.

• Скорость света в вакууме — это самая высокая скорость, которую может получить любой объект. Скорость звука не имеет такого значения.

Чему равна скорость света и какие объекты способны ее преодолеть

Скорость света является одной из фундаментальных постоянных, которые характеризуют буквально все вокруг нас — пространство и время. Именно эта величина разделяет на до и после, причину и следствие, а также накладывает массу интересных ограничений на возможности известной нам вселенной.

Чему равна скорость света и какие объекты способны ее преодолеть

Изложенные ниже данные и приведенные примеры не претендуют на абсолютную научную точность, а призваны максимально простым языком объяснить читателю основные и наиболее интересные факты, касающиеся скорости света.

Чему равна скорость света и как ее измерили

Любопытно, что скорость света считалась бесконечной вплоть до второй половины XVII века, то есть, такие великие ученые как Иоганн Кеплер или Рене Декарт, к примеру, воспринимали ее именно такой. Лишь в 1676 году датский астроном Олаф Ремер, наблюдавший затмения спутника Юпитера Ио, заметил, что они не совпадают с расчетными по времени и зависит это несовпадение от расстояния между событием и наблюдателем. Принимая во внимание положение Земли на своей орбите относительно Юпитера, Ремер вычислил скорость света равную 220 000 км/c (ошибся на

В начале XIX века ученые измеряли скорость света практическим «методом прерываний» и к 1950 году достигли результата 299 793,1 км/с с погрешностью 0,25 км/с, а изобретение лазера в дальнейшем позволило дойти до предела точности и зафиксировать скорость света на отметке 299 792 458 м/с с погрешностью 1,2 м/c.

Дальнейшее уточнение одной из базовых величин теории относительности стало невозможным из-за отсутствия точного определения метра — в то время он был равен длине металлической палки, являвшейся эталоном и хранящейся в Париже. Вопрос был снят лишь в 1983 году, когда Генеральная конференция по мерам и весам переопределила метр как расстояние, которое преодолевает свет за 1/299 792 458 секунды. Соответственно, скорость света стала официально равной 299 792 458 метров в секунду (или грубо: 300 000 км/с).

В чем фундаментальность скорости света

На самом деле, современная наука знает всего несколько объективных фундаментальных постоянных, которые остаются неизменными при любых условиях. Скорость света не зависит ни от наблюдателя, ни от способа измерения, ни от времени — она действительно постоянна.

Чтобы доказать обратное, можно, например, пропустить луч света через сложную неоднородную среду и он пройдет сквозь нее заметно медленнее, чем через вакуум. Однако при внимательном рассмотрении условий эксперимента окажется, что фотоны двигались с той же скоростью света, но по более сложной траектории.

Почему ничто не может преодолеть скорость света?

Чему равна скорость света и какие объекты способны ее преодолеть

Если вы создадите или обнаружите объект, обладающий отличной от нуля массой или имеющий свойство каким-либо образом взаимодействовать с другими частицами, то вы изобретете машину времени. При этом ничего подобного в известном нам мире не наблюдалось ни разу. Упрощая научный язык, опишем ситуацию следующим образом:

Представим события X и Y, при этом событие X является причиной события Y, а Y, соответственно, является следствием X. Например, событие X — это вспышка сверхновой в далекой галактике, а Y — это регистрация ее частиц астрономами на Земле. Если расстояние между X и Y больше, чем время между ними (T), умноженное на скорость света (C), то в разных системах отсчета мы получим три разных результата:

1. Событие X произошло раньше события Y;
2. Событие Y произошло раньше события X;
3. События X и Y произошли одновременно.

Очевидно, что два последних варианта едва ли возможны с точки зрения современной науки, а значит ничто не может переместиться или передать информацию быстрее скорости света.

Впрочем, как насчет такой ситуации: вы берете очень мощный фонарик, направляете его на Марс, а в луче света двигаете палец — если вы делаете это достаточно быстро, то тень от вашего пальца «бегает» на поверхности Марса быстрее скорости света, что опровергает нашу теорию.

На самом деле, нет. Перемещение тени нельзя назвать перемещением объекта с массой, также как сама по себе тень ни с чем не взаимодействует, а является лишь отсутствием света. Фотоны же от вашего фонарика долетят до Марса с уже известной нам скоростью 299 792 458 метров в секунду.

Околосветовая скорость

Согласно постулатам общей теории относительности, чем быстрее мы разгоняем частицу, обладающую некой массой, тем больше энергии для этого нам потребуется. При этом по мере приближения к скорости света эта энергия будет стремиться к бесконечности.

Однако это вовсе не означает, что свет на порядки быстрее всего во Вселенной. Например, ученые ЦЕРНа разогнали протоны в Большом адронном коллайдере до скорости 299 792 455 м/c, что всего на 3 м/с уступает невесомым фотонам света.

Читайте так же:
Как подключить выключатель со светодиодом 12 вольт

Сверхсветовая скорость

Описанные выше ограничения, которые накладывает на скорости во Вселенной современная физика, не касаются частиц, которые не имеют массы, не взаимодействуют с обычными частицами и могут перемещаться быстрее скорости света. Такие частицы принято называть тахионами и на данный момент их существование является лишь предположением (сложно придумать эффективный инструмент для их обнаружения, ведь они ни с чем не взаимодействуют).

Еще один популярный пример сверхсветовой скорости — это квантомеханические явления. В тот самый момент, когда вы надели на правую ногу один носок, второй моментально и автоматически стал левым, не взирая на расстояние между ними. Примерно по такому принципу осуществляется квантовая связь при измерении спина фотонов, при этом информация не передается, однако фактически одно одно состояние переходит в другое без прямого взаимодействия между объектами.

Скорость света наглядно

Ученые астрофизики в большинстве случаев лишены возможности проводить полноценные эксперименты в лабораториях, как это делают, например, биологи или химики, ввиду масштабов исследуемых процессов. При этом каждому астроному доступен самый большой полигон, на котором постоянно происходят грандиозные испытания — это вся обозримая Вселенная с квазарами, радиопульсарами, черными дырами и прочими любопытными объектами.

Однако самые интересные астрофизические открытия в наши дни выглядят как малопонятные сложные графики, а публика вынуждена довольствоваться обработанными снимками лишь нескольких инструментов, таких как телескоп имени Хаббла. Тем не менее, официальная наука нынче осознает важность медийной деятельности и всячески пытается визуализировать для обывателя процессы, которые невозможно просто представить в голове.

Например, сотрудник NASA Джеймс О’Донохью, продемонстрировал скорость света относительно нашей планеты (упразднив в своих расчетах влияние атмосферы) — луч света облетает Землю 7,5 раз всего за одну секунду, каждый раз преодолевая более 40 тысяч километров.

Расстояние до Луны составляет порядка 384 000 километров (в зависимости от текущего расположения объектов) и для его преодоления фотонам потребуется уже 1,22 секунды.

При передаче данных с Марса на Землю со скоростью света в момент максимального сближения планет придется ждать более шести минут, а при среднем удалении время ожидания затянется до получаса.

При этом от «красной планеты» нас отделяет в среднем 254 миллиона км, зонд New Horizons, к примеру, уже отлетел от Земли на 6,64 миллиарда км, а чтобы добраться до ближайшей планеты не Солнечной системы, необходимо пролететь 39,7 триллиона км.

Звук. Скорость звука

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Звук. Скорость звука»

В данной теме речь пойдёт о звуковых волнах и скорости их распространения.

Окружающий мир наполнен огромным количеством звуков, которые издают люди, птицы и животные, машины и так далее.

Что же такое звук и как он возникает?

Звуковые волны (или звук) — это упругие продольные волны, которые, воздействуя на слуховой аппарат человека, вызывают определённые (слуховые) ощущения.

Различные опыты показывают, что звук возникает только от колеблющихся тел, которые называют источниками звука.

Каким же образом звук достигает уха человека? На этот вопрос ответил в 1660 году английский учёный Роберт Бойль. Он изучал звучание колеблющихся тел, помещённых под колокол воздушного насоса. Так, например, при наличии под колоколом воздуха звук от будильника хорошо слышен.

При откачивании из-под колокола воздуха громкость звука уменьшается, и наконец звук совсем исчезает.

Если впустить воздух под колокол, то вновь будет слышен громкий звук.

Значит, для распространения звука от колеблющегося тела необходима среда. А, следовательно, в вакууме звуковые волны распространяться не могут.

Известно, что звуки слышны и в воде, через стекло, стены и так далее. Дело в том, что в окружающем мире: в воздухе, воде, зданиях и так далее — непрерывно распространяются разнообразные колебания от различных источников.

Но человеческое ухо слышит звук, когда на слуховой аппарат уха действуют только акустические колебания, то есть механические колебания с частотой не ниже 16 Гц, но не выше 20 кГц. А колебания других частот ощущаются нами в основном как вибрация, толчки, удары и тому подобное.

Неслышимые механические колебания с частотами ниже звукового диапазона часто называют инфразвуковыми. А с частотами выше звукового диапазона — ультразвуковыми.

Частота и период звуковой волны определяются источником звука, то есть акустическим или звуковым вибратором.

Скорость звуковых волн, как и всех механических волн, зависит от упругих свойств среды и её плотности. Так, например, в воздухе при нормальных условиях скорость звука составляет около 331 м/с, в воде — 1497 м/с, а в граните около 5400 м/с.

Длину звуковой волны можно вычислить как и для всех механических волн, по формуле:

где Т — это период колебаний источника звука.

Так же для сравнения звуков используют различные слова. Например, различают музыкальные звуки (пение, свист и звучание струн) и шумы — всевозможные трески, стуки, скрипы.

При сравнении голосов говорят о «басе», «теноре» или «альте».

Рассмотрим более подробно музыкальны звуки. Они являются более простыми, чем шумы. Это видно хотя бы из того, что комбинация многих музыкальных звуков может дать ощущение шума. Но никакая комбинация шумов не может дать музыкальный звук.

Читайте так же:
Кабель для тока 2000а

Звук, который слышит человек тогда, когда источник его совершает гармонические колебания, называется музыкальным тоном или, коротко, тоном.

Хорошее представление о музыкальном тоне даёт звук камертона, который сделан так, что создаёт, практически, звук одной частоты, или один музыкальный тон.

Так как большинство звучащих тел создают целый набор звуковых частот, то для описания создаваемых ими звуков принято использовать целый ряд терминов.

Основным тоном называется звук наименьшей частоты, издаваемый звучащим телом. Обертонами называются звуки более высоких частот, чем основной тон, их частоты являются кратными частоте основного тона.

Основной тон голоса человека определяется голосовыми связками: чем они тоньше и короче, тем больше частота колебаний и выше голос. Но неповторимость и красоту голоса создают обертоны, которые возникают при колебаниях не только связок, но и губ, языка.

Во всяком музыкальном тоне можно различить на слух два качества — это громкость и высоту.

Громкость звука зависит от энергии колебаний звуковой волны и особенностей слухового аппарата человека. Самые тихие звуки, воспринимаемые человеком, вызывают колебания барабанной перепонки с энергией

10 –16 Дж. Самые громкие звуки (ещё без болевых ощущений), например, недалеко от взлетающего реактивного самолёта, соответствуют энергии колебаний

Кажется, что энергия в 1 мДж очень маленькая. Но для маленькой и тонкой барабанной перепонки превышение этой энергии может привести к её разрыву.

Высота тона — это качество звука, определяемое человеком также субъективно на слух и зависящее от частоты звука.

Объективной физической характеристикой звуковой волны, определяющей её громкость, является интенсивность. Интенсивностью звука называется физическая величина, равная энергии, переносимой звуковой волной за единицу времени через единицу площади поверхности, расположенной перпендикулярно к направлению распространения волны.

Для интенсивности нет специальной единицы измерения, и она измеряется в ваттах на квадратный метр.

Если колебания источника звука не являются гармоническими, то на слух звук имеет ещё одно качество, а именно — специфический оттенок, называемый тембром.

Тембр определяет неповторимость звуков человеческих голосов и различных музыкальных инструментов. По различному тембру можно легко распознать звук голоса, свист, звучание струны гитары даже если бы все эти звуки имели одну и туже высоту и громкость.

Ранее говорилось, что слуховой аппарат человека и обрабатывающие звуковую информацию системы коры головного мозга способны распознавать лишь звуки в определённых интервалах громкости и частоты. Если в окружающем человека пространстве находится очень большое количество шумовых звуков или звуков большой громкости, то говорят об акустическом загрязнении пространства.

Например, если в классе звучат два голоса: учитель задаёт вопросы, а ученик отвечает, то слуховая система всех остальных учеников способна воспринимать, а мозг способен обрабатывать и запоминать информацию, переносимую звуковыми волнами от говорящих. После звонка, на перемене, начинают говорить одновременно практически все находящиеся в классе ученики. В этих условиях услышать, что говорит даже стоящий рядом человек, очень трудно.

Так как скорость звука зависит от упругих свойств среды и её плотности, то при переходе из одной среды в другую скорость звука скачком изменяется. Поэтому для звуковых волн на границе двух сред могут наблюдаться явления отражения и преломления.

Если отражённая звуковая волна возвратилась к источнику звука, то её называют эхом. В окружающем мире эхо наблюдается при отражении от скал, стен зданий и так далее.

В закрытом большом помещении, например, в театре, может происходить многократное отражение звуковых волн от стен и потолка, поэтому в момент прекращения действия источника звук не сразу исчезает.

Реверберацией (или послезвучанием) называется увеличение продолжительности звука из-за его отражения от окружающих предметов.

Эхо может быть использовано для звуколокации, то есть оценки расстояний до отражающих звуковые волны предметов. Например, можно измерить промежуток времени между моментами испускания звука и моментом его возвращения к источнику после отражения. В результате можно рассчитать расстояние до места отражения звуковой волны.

На практике для звуколокации (эхолокации) лучше использовать неслышимые человеком ультразвуки. Например, для определения глубины водоёмов, поиска косяков рыбы и тому подобного, используются эхолоты — приборы, излучающие ультразвуковые волны и принимающие их после отражения.

В живой природе дельфины и летучие мыши используют ультразвуки для ориентации в пространстве и при ловле добычи.

Звуколокаторы позволяют находить различные повреждения в изделиях.

Так же ультразвуковое исследование (УЗИ) используется, например, для изучения анатомии и мониторинга внутриутробного развития плода.

Если частота звуковой волны совпадает с собственной частотой колебаний какой-либо колебательной системы, то наблюдается акустический, или звуковой резонанс. Например, обычный камертон издаёт достаточно тихий звук, и поэтому его устанавливают на деревянном ящике (резонаторе) с собственной частотой колебаний, равной частоте камертона.

Резонаторами являются корпуса (их ещё называют деками) большинства музыкальных инструментов, а также полости рта и носа человека.

Основные выводы:

Вспомнили, что называют звуком. Рассмотрели условия возникновения и распространения звуковых волн. Вспомнили от чего зависит скорость звуковых волн. Повторили некоторые характеристики звука. А также рассмотрели наиболее часто встречающиеся в повседневной жизни звуковые явления.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector