Звук звуковые волны звуковые колебания. Звуковые колебания и волны. Список дополнительной литературы

1 слайд

2 слайд

Цель нашего урока Познакомиться источниками звука; Показать причинно-следственную связь между колеблющимся телом и звуковыми колебаниями; Расширить кругозор.

3 слайд

Эпиграф нашего урока Я буду умным, Я буду знающим, Я буду стараться… И все получится!

4 слайд

План урока Организационный момент-1мин Актуализация знаний- 3мин Мотивация и целеполагание- 3 минут Этап получения нового знания-10 мин Физкултьминутка-2 мин Закрепление учебного материала-15 мин Информация о домашнем задании-2мин Подведение итогов урока-4мин

5 слайд

6 слайд

Акустика- раздел физики, в котором изучаются звуковые явления Мы живем в мире звуков, которые позволяют нам получать информацию о том, что происходит вокруг.

7 слайд

8 слайд

Звуки начали изучать ещё в далёкой древности. Первые наблюдения по акустике были проведены в VI веке до нашей эры. Пифагор установил связь между высотой тона и длиной струны или трубы, издающей звук. В IV в. до н.э. Аристотель первый правильно представил, как распространяется звук в воздухе. Он сказал, что звучащее тело вызывает сжатие и разрежение воздуха, и объяснил эхо отражением звука от препятствий. В XV веке Леонардо да Винчи сформулировал принцип независимости звуковых волн от различных источников. История изучения звуков

9 слайд

Камертон представляет собой металлическую «рогатку», укрепленную на ящичке, у которого нет одной стенки. Если специальным резиновым молоточком ударить по «ножкам» камертона, то он будет издавать звук, называемый музыкальным тоном. Камертон был изобретен в 18 веке для настройки музыкальных инструментов.

10 слайд

Звук – распространяющиеся в упругих средах, газах, жидкостях и твердых телах механические колебания, воспринимаемые ухом. Звук (звуковые волны) – это упругие волны, способные вызвать у человека слуховые ощущения. Процесс распространения звука также представляет собой волну. Впервые это предположение сделал знаменитый английский физик Исаак Ньютон (1643–1727).

11 слайд

Источники звука Общим во всех случаях является их происхождение. Колебания тел порождают колебания воздуха. Естественные (голос, шелест листьев, шум прибоя и др.) Искусственные (камертон, струна, колокол, мембрана и др.)

12 слайд

Определите источники звука в загадках 3. Аппарат небольшой, Но удивительный такой. Если друг мой далеко, Говорить мне с ним легко. (Телефон.) 4. Два братца В одно донце стучатся. Но не просто бьют – Вместе песню поют. (Барабан.) 2. Пастись корову на лужок Отправила хозяйка, Повесив маленький звонок. Что это? Отгадай-ка! (Колокольчик.) 1. На треугольник деревянный Натянули три струны, В руки взяли, заиграли – Ноги сами в пляс пошли. (Балалайка.)

13 слайд

Колебания стенок стакана после удара молоточком Колокол Погремушки Камертоны Источники звука Источник звука – это любое тело, совершающее колебания с частотой от 20 до 20000 Гц.

14 слайд

Частотные диапазоны Инфразвук Частота меньше 20 Гц Слышимый звук в среде, частота от 20 Гц до 20 кГц. Ультразвук Частота больше 20 000Гц Звук

15 слайд

Поговорка «нем как рыба» оказалась опровергнутой. Рыбы очень общительны. Звуки одних рыб напоминают свистки футбольных судей, других – стрельбу из винтовки или пистолета, а кое-кто шумит, словно мотоцикл, или издает хлопки. Одна лишь акула всегда молчит.

16 слайд

♦ Почему нельзя услышать звон колокола, находящегося внутри сосуда, из которого откачан воздух? Звук распространяется в любой упругой среде – твердой, жидкой и газообразной, но не может распространяться в пространстве, где нет вещества.

17 слайд

Скорость звука зависит от свойств среды, в которой распространяется звук. В воздухе при повышении температуры на 1°С скорость звука возрастает приблизительно на 0,60 м/с. Таблица 1. Скорость звука в различных веществах. Вещество Скорость звука, м/с Воздух (при 00C) 340 Гелий 1005 Водород 1300 Вода 1440 Морская вода 1560 Железо и сталь 5000 Стекло 4500 Алюминий 5100 Тяжелая древесина 4000

18 слайд

Если звук – это волна, то для определения скорости звука можно воспользоваться известными формулами:

19 слайд

20 слайд

Таблица 2. Частота колебаний крыльев насекомых и птиц в полете, Гц Аисты Бабочки Воробьи Вороны Колибри Комары 2 до 9 до 13 3 – 4 50 300 – 600 Мухи Пчелы Саранча Слепни Стрекозы Шмели 190 – 330 200 – 250 20 100 38 – 100 180 – 240

21 слайд

Какой прибор был изобретён для настройки музыкальных инструментов? (Для настройки музыкальных инструментов был изобретён камертон. Он способен издавать звук одной частоты.) 2. Доставляет ли комфорт человеку абсолютная тишина? (Абсолютная тишина нам не подходит, поскольку держит нервную систему в постоянном напряжении. Начинают беспокоить удары сердца, пульс, дыхание и даже шорох ресниц.) 3. В каких средах звук распространяется быстрее всего. А в каких медленнее? Закрепление (В газах звук распространяется медленнее, чем в других средах. В жидкостях звук распространяется быстрее. В твёрдых телах звук распространяется быстрее всего.)

Вокруг нас очень много источников звука: музыкальные и технические инструменты, голосовые связки человека, морские волны, ветер и другие. Звук или, иначе, звуковые волны – это механические колебания среды с частотами 16 Гц – 20 кГц (см. § 11-а).

Рассмотрим опыт. Поместив будильник на подушечке под колокол воздушного насоса, мы заметим: тиканье станет тише, но всё равно будет слышно. Откачав из-под колокола воздух, мы перестанем слышать звук вообще. Этот опыт подтверждает, что звук распространяется по воздуху и не распространяется в вакууме.

Скорость звука в воздухе сравнительно велика: лежит в интервале от 300 м/с при –50°С до 360 м/с при +50°С. Это в 1,5 раза больше, чем скорость пассажирских самолётов. В жидкостях звук распространяется заметно быстрее, а в твёрдых телах – ещё быстрее. В стальном рельсе, например, скорость звука » 5000 м/с.

Взгляните на графики колебаний давления воздуха у рта человека, поющего звуки «А» и «О». Как видите, колебания являются сложными, состоящими из нескольких колебаний, накладывающихся друг на друга. При этом чётко видны основные колебания, частота которых почти не зависит от произносимого звука. Для мужского голоса это приблизительно 200 Гц, для женского – 300 Гц.

l max = 360 м/с: 200 Гц » 2 м, l min = 300 м/с: 300 Гц » 1 м.

Итак, длина звуковой волны голоса зависит от температуры воздуха и основной частоты голоса. Вспомнив наши знания о дифракции, мы поймём, почему в лесу слышно голоса людей, даже если их загораживают деревья: звуки с длинами волн 1–2 м легко огибают стволы деревьев, диаметр которых меньше метра.

Проделаем опыт, подтверждающий, что источниками звука действительно являются колеблющиеся тела.

Возьмём прибор камертон – металлическую рогатку, укреплённую на ящичке без передней стенки для лучшего излучения звуковых волн. Если ударить молоточком по концам рогатки камертона, он будет издавать «чистый» звук, называемый музыкальным тоном (например, ноту «ля» первой октавы с частотой 440 Гц). Придвинем звучащий камертон к лёгкому шарику на нити, и он тотчас же отскочит в сторону. Так происходит именно из-за частых колебаний концов рогатки камертона.

Причины, от которых зависит частота колебаний тела, – его упругость и размер. Чем больше размер тела, тем меньше частота. Поэтому, например, слоны с большими голосовыми связками испускают звуки низкой частоты (бас), а мыши, размер голосовых связок которых значительно меньше, – высокочастотные звуки (писк).

От упругости и размеров зависит не только как будет звучать тело, но и как оно будет улавливать звуки – откликаться на них. Явление резкого увеличения амплитуды колебаний при совпадении частоты внешнего воздействия с собственной частотой тела называется резонансом (лат. «резоно» – откликаюсь). Проделаем опыт по наблюдению резонанса.

Расположим два одинаковых камертона рядом, повернув их друг к другу теми сторонами ящичков, где нет стенок. Ударим левый камертон молоточком. Через секунду заглушим его рукой. Мы услышим, что звучит второй камертон, который мы не ударяли. Говорят, что правый камертон резонирует, то есть улавливает энергию звуковых волн от левого камертона, в результате чего увеличивает амплитуду собственных колебаний.

Источники звука. Звуковые колебания

Человек живёт в мире звуков. Звук для человека является источником информации. Он предостерегает людей об опасности. Звук в виде музыки, пения птиц доставляет нам наслаждение. Мы с удовольствием слушаем человека с приятным голосом. Звуки важны не только для человека, но и для животных, которым хорошее улавливание звука помогает выжить.

Звук – это механические упругие волны, распространяющиеся в газах, жидкостях, твердых телах.

Причина звука - вибрация(колебания) тел, хотя эти колебания зачастую незаметны 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 жидким, например, волны на воде.

Громкость

Громкость зависит от амплитуды колебаний в звуковой волне. За единицу громкости звука принят 1 Бел(в честь Александра Грэхема Белла, изобретателя телефона). 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;
80 дБ – шум работающего двигателя грузового автомобиля;
130 дБ – порог болевого ощущения

Звук громкостью свыше 180 дБ может даже вызвать разрыв барабанной перепонки.

Высокие звуки представлены высокочастотными волнами – например, птичье пение.

Низкие звуки – это низкочастотные волны, например, звук двигателя большого грузовика.

Звуковые волны

Звуковые волны – это упругие волны, вызывающие у человека ощущение звука.

Звуковая волна может проходить самые различные расстояния. Орудийная стрельба слышна на 10-15 км, ржание лошадей и лай собак - на 2-3 км, а шепот всего на несколько метров. Эти звуки передаются по воздуху. Но проводником звука может быть не только воздух.

Приложив ухо к рельсам, можно услышать шум приближающегося поезда значительно раньше и на большем расстоянии. Значит металл проводит звук быстрее и лучше, чем воздух. Вода тоже хорошо проводит звук. Нырнув в воду, можно отчетливо слышать, как стучат друг о друга камни, как шумит во время прибоя галька.

Свойство воды – хорошо проводить звук – широко используется для разведки в море во время войны, а также для измерения морских глубин.

Необходимое условие распространения звуковых волн – наличие материальной среды. В вакууме звуковые волны не распространяются, так как там нет частиц, передающих взаимодействие от источника колебаний.

Поэтому на Луне из-за отсутствия атмосферы царит полная тишина. Даже падение метеорита на ее поверхность не слышно наблюдателю.

В каждой среде звук распространяется с разной скоростью.

Скорость звука в воздухе - приблизительно 340 м/с.

Скорость звука в воде - 1500 м/с.

Скорость звука в металлах, в стали - 5000 м/с.

В теплом воздухе скорость звука больше, чем в холодном, что приводит к изменению направления распространения звука.

КАМЕРТОН

- это U-образная металлическая пластина , концы которой могут колебаться после удара по ней.

Издаваемый камертоном звук очень слабый и его слышно лишь на небольшом расстоянии.
Резонатор - деревянный ящик, на котором можно закрепить камертон, служит для усилениязвука.
Излучение звука при этом происходит не только с камертона, но и с поверхности резонатора.
Однако длительность звучания камертона на резонаторе будет меньше, чем без него.

Э Х О

Громкий звук, отражаясь от преград, возвращается к источнику звука спустя несколько мгновений, и мы слышим эхо.

Умножив скорость звука на время, прошедшее от его возникновения до возвращения, можно определить удвоенное расстояние от источника звука до преграды.
Такой способ определения расстояния до предметов используется в эхолокации.

Некоторые животные, например летучие мыши,
также используют явление отражения звука, применяя метод эхолокации

На свойстве отражения звука основана эхолокация.

Звук - бегущая механическая волна и передает энергию.
Однако мощность одновременного разговора всех людей на земном шаре едва ли больше мощности одного автомобиля «Москвич»!

Ультразвук.

· Колебания с частотами, превосходящими 20 000 Гц, называют ультразвуком. Ультразвук широко применяется в науке и технике.

· Жидкость вскипает при прохождении ультразвуковой волны (кавитация). При этом возникает гидравлический удар. Ультразвуки могут отрывать кусочки от поверхности металла и производить дробление твердых тел. С помощью ультразвука можно смешать не смешивающиеся жидкости. Так готовятся эмульсии на масле. При действии ультразвука происходит омыление жиров. На этом принципе устроены стиральные устройства.

· Широко используется ультразвук в гидроакустике. Ультразвуки большой частоты поглощаются водой очень слабо и могут распространяться на десятки километров. Если они встречают на своем пути дно, айсберг или другое твердое тело, они отражаются и дают эхо большой мощности. На этом принципе устроен ультразвуковой эхолот.

В металле ультразвук распространяется практически без поглощения. Применяя метод ультразвуковой локации, можно обнаружить мельчайшие дефекты внутри детали большой толщины.

· Дробящее действие ультразвука применяют для изготовления ультразвуковых паяльников.

Ультразвуковые волны , посланные с корабля, отражаются от затонувшего предмета. Компьютер засекает время появления эха и определяет местоположение предмета.

· Ультразвук применяют в медицине и биологии для эхолокации, для выявления и лечения опухолей и некоторых дефектов в тканях организма, в хирургии и травматологии для рассечения мягких и костных тканей при различных операциях, для сварки сломанных костей, для разрушения клеток (ультразвук большой мощности).

Инфразвук и его влияние на человека.

Колебания с частотами ниже 16 Гц называются инфразвуком.

В природе инфразвук возникает из-за вихревого движения воздуха в атмосфере или в результате медленных вибраций различных тел. Для инфразвука характерно слабое поглощение. Поэтому он распространяется на большие расстояния. Организм человека болезненно реагирует на инфразвуковые колебания. При внешних воздействиях, вызванных механической вибрацией или звуковой волной на частотах 4-8 Гц, человек ощущает перемещение внутренних органов, на частоте 12 Гц – приступ морской болезни.

· Наибольшую интенсивность инфразвуковых колебаний создают машины и механизмы, имеющие поверхности больших размеров, совершающие низкочастотные механические колебания (инфразвук механического происхождения) или турбулентные потоки газов и жидкостей (инфразвук аэродинамического или гидродинамического происхождения).