Інфразвук.Ультразвук.Стаття_урок 9 клас

Погодьтеся, без звуків світ би був зовсім мовчазним і нецікавим. Як говорилося у цьогорічному диктанті Всеукраїнської єдності, до якого багато з нас долучилися:«Ми живемо у світі, де співіснує безліч ритмів: клепання коси і тупіт копит, і дзюрчання молока у відрі, і хлюпання морських хвиль, і перестук поїзних коліс, і цокання годинника...» То що ж таке звук?

Механічні коливання, що поширюються у пружному середовищі і сприймаються органами слуху, називаються звуковими хвилями, або звуком.

Звук – це фізичне явище, що являє собою механічну хвилю частотою від 20 до 20000Гц. Розділ фізики, в якому вивчаються звукові явища, зветься акустикою.

Джерела звуку - це різноманітні тіла, що коливаються із частотою від 20-20000Гц. Джерелами звуку є:

• Мембрани навушників;
• Сенсорний телефон;
• Струни музичних інструментів;
• Крила комах;
• Частини приладів;
• Камертон;

До речі, камертон випромінює дуже ясний довгий звук, який поступово слабшає, але не змінює своєї частоти. Це так званий «чистий тон». Цей пристрій являє собою металеву «рогатку», закріплену на скриньці, в якій відсутня одна стінка. Якщо гумовим молоточком ударити по ніжках камертона, то камертон випромінюватиме ясний довгий звук, який поступово слабшає, але не змінює своєї частоти.

КОСМОС «звучить»

То що ж потрібно для поширення звуків? Для поширення механічної хвилі необхідне середовище (повітря, вода, метал), тому звук не поширюється у вакуумі. Наприклад, космос вважають безшумним, тому що там немає повітря, тому тут не чути і звуків. Але чи насправді космос «мовчить»?

Отже, в умовах повного вакууму звуки в просторі не розповсюджуються, однак нашими «вухами» у Всесвіті можуть бути радіотелескопи. З їх допомогою, виявляється, можна почути безлічі звуків, безліч космічних мелодій.

Що ж ми би почули?\

• Полярне сяйво «тріскоче» над Землею, як коник стрибунець;

• Чорна діра, втягуючи все, звучить, наче сильна буря, вітер-буревій

• Гудить, мов потужний генератор, наша неповторна зоря – Сонце.

• Щебечуть супутники Юпітера  - Іо, Ганімед, мов весняні пташки

• Тріскоче Сатурн
• Мелодійно «співає» Квазар та Венера
• Титан «вистукує» азбуку Морзе;
• Юпітер виє, як вітер, і відгукується «ехо».
• Звук Нептуна подібний до зльоту аероплана

• Плутон видає звуки, подібні до осіннього крику журавлів

• Звуки Пульсару схожі на стук у двері;

Приємні і неприємні звуки

Звук – це поздовжня хвиля.. За характером звукові хвилі поділяються на :

Звуковому удару відповідає одинична хвиля, так звана ударна. Ряд послідовних неперіодичних ударів утворює шуми. З точки зору інформатики відомо, що шум – це побічна неважлива для адресата інформація. Що ж таке шум з точки зору, скажімо, будівельника?

Шум створюють багато приладів, які будівельник використовує у будівництві та ремонті, а саме: плиткоріз електричний, перфоратор, бензопила, шуруповерт. Найбільш дратуючий звук, на який реагують люди, а це найчастіше – сусіди, це звук плиткоріза і перфоратора. Сусіди переважно приходять, жаліються на головний біль, погане самопочуття від таких звуків.

 Так, ми знаємо про шум у будівництві, але є і приємні для нашого вуха звуки – це музичні.

Звуки, що складаються з ряду хвиль однакової довжини та форми, які безперервно йдуть одна за одною, утворюють музичні звуки.

Музичні звуки створюються не лише музичними інструментами. Прекрасні звуки «видають» фужери, наповнені по-різному рідинами, пляшки. Це пояснюється резонансом звуку всередині самого наповненого келиха.

У кожному середовищі звук поширюється з певною швидкістю, що визначається за формулою:

V=S/t, де S –відстань, яку проходить звук протягом часу t.

Вимірювання швидкості звуку в різних середовищах показали, що в повітрі при температурі 0ºC швидкість звуку дорівнює 332м/с, з підвищення температури швидкість звуку зростає. В рідинах швидкість звуку більша, ніж у газах, а в твердих тілах – більша, ніж у рідинах.

Характеристики звуку

Характеристики звуку: музичні звуки характеризуються висотою тону, гучністю та тембром.

Висота тону – якість звуку, що залежить від його частоти: чим більша частота, тим вищий тон звуку. Наше вухо сприймає звукові коливання з частотами 20-20000Гц.

Гучність звуку зумовлена його силою. Сила звуку – це величина, що чисельно дорівнює енергії, яка проходить через одиницю площі поверхні, розташованої перпендикулярно до звукової хвилі, за одиницю часу. Сила звуку залежить від квадрата амплітуди звукової хвилі. Звук тим гучніший, чим більша амплітуда коливання.

Ніхто з вас, мабуть, і не підозрював, що звуком можна малювати надзвичайно чіткі і яскраві картини. Картини добре виходять із піску, солі, соди. Для цього потрібно висипати склянку будь якої речовини(сіль,сода, пісок) на горизонтальну колонку і ввімкнути її. В залежності від частоти коливань, утворюватимуться різні картини.

Музичні звуки характеризуються:

Висота тону – якість звуку, що залежить від його частоти: чим більша частота, тим вищий тон звуку. Наше вухо сприймає звукові коливання з частотами 20-20000Гц.

Гучність звуку зумовлена його силою. Сила звуку – це величина, що чисельно дорівнює енергії, яка проходить через одиницю площі поверхні, розташованої перпендикулярно до звукової хвилі, за одиницю часу.

Ультразвук чи інфразвук?

Але є ще звук, діапазон якого ми не чуємо. Це ультразвуки та інфразвуки. Для вивчення ультразвуків, я запрошую вас на екскурсію у містечко Скадовськ, що на Херсонщині. Як ви вже здогадалися, мова піде саме про дельфінів. І не дивно, адже саме ці розумні морські тварини користуються ультразвуком. Саме дельфіни завдяки ультразвуку може орієнтуватися в каламутній воді, тому що ця морська істота володіє досконалим звуколокаційним апаратом. Дивовижною є здатність дельфіна відрізняти сигнали, що відбиваються від риб, від сигналів, відбитих предметами таких самих розмірів.

Отже, ультразвуки – це звуки з частотою вищою за 20000Гц, що не сприймаються людським вухом. Поширюючись від джерела, ультразвуки при зустрічі з перешкодою відбиваються від неї. Реєструючи відбиті звуки і знаючи час між надісланим та відбитим імпульсами, можна визначити, де і на якій відстані знаходиться відбиваючий предмет.

На описаному принципі побудовані прилади для вимірювання глибин водойм та визначення рельєфу дна, для виявлення місцезнаходження айсбергів, косяків риби, підводних човнів і т.і., для знаходження дефектів металевих виробів (ультразвукова дефектоскопія). Ультразвуки впливають на біологічні та фізіологічні процеси.

А ви знали???

При обробці ультразвуком насіння деяких рослин (картоплі, гороху), збільшується їх схожість та врожайність; молоко довше не кисне; кров´яні червоні тільця(еритроцити) руйнуються; живі організми (жаби, риби), що зазнали дії ультразвуку, гинуть протягом кількох хвилин.

Інфразвук —це коливання у повітрі, у рідкому або твердому середовищах з частотою менше 16 Гц.

Інфразвук людина не чує, однак відчуває; він справляє руйнівну дію на організм людини. Високий рівень інфразвуку викликає порушення функції вестибулярного апарату, зумовлюючи запаморочення, біль голови. Знижується увага, працездатність. Виникає почуття страху, загальна немічність. Існує думка, що інфразвук сильно впливає на психіку людей.

Всі механізми, які працюють при частотах обертання менше 20 об/с випромінюють інфразвук. При русі автомобіля зі швидкістю понад 100 км/год він є джерелом. Природні джерела. В природі інфразвук генерується:

• Блискавками, водоспадами;

• Океанічними хвилями, вітром
• Торнадом, землетрусом, вулканами.

Звуки «слухала» вчитель вищої категорії Тернопільського ліцею №21-спеціалізованої мистецької школи ім. Ігоря Герети, вчитель  фізики, інформатики та астрономії Марущак Зоряна Михайлівна.