Esta lección destaca el tema ondas sonoras". En esta lección continuaremos estudiando acústica. Primero, repetimos la definición de ondas de sonido, luego consideramos sus rangos de frecuencia y nos familiarizamos con el concepto de ondas ultrasónicas e infrasónicas. También discutiremos las propiedades de las ondas de sonido en varios medios y descubriremos qué características tienen. .
Ondas sonoras - estas son vibraciones mecánicas que, propagándose e interactuando con el órgano auditivo, son percibidas por una persona (Fig. 1).
Arroz. 1. onda de sonido
La sección que trata de estas ondas en física se llama acústica. La profesión de las personas comúnmente llamadas "oyentes" es la acústica. Una onda sonora es una onda que se propaga en un medio elástico, es una onda longitudinal, y cuando se propaga en un medio elástico se alternan compresión y rarefacción. Se transmite con el tiempo a distancia (Fig. 2).
Arroz. 2. Propagación de una onda sonora
Las ondas de sonido incluyen tales vibraciones que se llevan a cabo con una frecuencia de 20 a 20,000 Hz. Estas frecuencias corresponden a longitudes de onda de 17 m (para 20 Hz) y 17 mm (para 20.000 Hz). Este rango se llamará sonido audible. Estas longitudes de onda se dan para el aire, cuya velocidad de propagación del sonido es igual a.
También hay tales rangos en los que se dedican los acústicos: infrasónicos y ultrasónicos. Los infrasónicos son aquellos que tienen una frecuencia inferior a 20 Hz. Y los ultrasónicos son aquellos que tienen una frecuencia superior a 20.000 Hz (Fig. 3).
Arroz. 3. Rangos de ondas sonoras
Cada persona educada debe navegar en el rango de frecuencia de las ondas de sonido y saber que si se hace una ecografía, la imagen en la pantalla de la computadora se construirá con una frecuencia de más de 20,000 Hz.
Ultrasonido - Estas son ondas mecánicas similares a las ondas de sonido, pero con una frecuencia de 20 kHz a mil millones de hercios.
Las ondas con una frecuencia de más de mil millones de hercios se llaman hipersónico.
El ultrasonido se utiliza para detectar defectos en piezas fundidas. Una corriente de señales ultrasónicas cortas se dirige a la parte bajo prueba. En aquellos lugares donde no hay defectos, las señales pasan por la pieza sin ser registradas por el receptor.
Si hay una grieta, una cavidad de aire u otra falta de homogeneidad en la pieza, la señal ultrasónica se refleja y, al regresar, ingresa al receptor. Tal método se llama detección ultrasónica de fallas.
Otros ejemplos del uso de los ultrasonidos son los dispositivos ultrasonido, dispositivos ultrasónicos, terapia ultrasónica.
Infrasonido - ondas mecánicas similares a las ondas sonoras, pero con una frecuencia inferior a 20 Hz. No son percibidos por el oído humano.
Las fuentes naturales de ondas infrasónicas son tormentas, tsunamis, terremotos, huracanes, erupciones volcánicas, tormentas eléctricas.
Los infrasonidos también son ondas importantes que se utilizan para hacer vibrar la superficie (por ejemplo, para destruir algunos objetos grandes). Lanzamos infrasonidos al suelo, y el suelo se tritura. ¿Dónde se usa esto? Por ejemplo, en las minas de diamantes, donde toman minerales que contienen componentes de diamantes y los trituran en pequeñas partículas para encontrar estas inclusiones de diamantes (Fig. 4).
Arroz. 4. Aplicación de infrasonidos
La velocidad del sonido depende de las condiciones ambientales y de la temperatura (Fig. 5).
Arroz. 5. Velocidad de propagación de ondas sonoras en varios medios.
Tenga en cuenta: en el aire, la velocidad del sonido es igual a , mientras que la velocidad aumenta en . Si eres un investigador, entonces tal conocimiento puede serte útil. Incluso puede crear algún tipo de sensor de temperatura que detecte las discrepancias de temperatura al cambiar la velocidad del sonido en el medio. Ya sabemos que cuanto más denso es el medio, cuanto más grave es la interacción entre las partículas del medio, más rápido se propaga la onda. Discutimos esto en el último párrafo usando el ejemplo de seco y aire. aire húmedo. Para el agua, la velocidad de propagación del sonido. Si crea una onda de sonido (golpea un diapasón), entonces la velocidad de su propagación en el agua será 4 veces mayor que en el aire. Por agua, la información llegará 4 veces más rápido que por aire. Y aún más rápido en acero: 
(Figura 6).
Arroz. 6. La velocidad de propagación de una onda de sonido.
Usted sabe por las epopeyas que usó Ilya Muromets (y todos los héroes y la gente y los niños rusos comunes del Consejo Militar Revolucionario de Gaidar), usaron muy manera interesante detección de un objeto que se acerca, pero aún está lejos. El sonido que hace al moverse aún no es audible. Ilya Muromets, con la oreja pegada al suelo, puede oírla. ¿Por qué? Debido a que el sonido se transmite sobre tierra firme a mayor velocidad, lo que significa que llegará más rápido al oído de Ilya Muromets y podrá prepararse para enfrentarse al enemigo.
Las ondas de sonido más interesantes son los sonidos y ruidos musicales. ¿Qué objetos pueden crear ondas sonoras? Si tomamos una fuente de ondas y un medio elástico, si hacemos que la fuente de sonido vibre armónicamente, entonces tendremos una onda de sonido maravillosa, que se llamará sonido musical. Estas fuentes de ondas sonoras pueden ser, por ejemplo, las cuerdas de una guitarra o un piano. Esto puede ser una onda de sonido que se crea en el espacio de la tubería de aire (órgano o tubería). De las lecciones de música conoces las notas: do, re, mi, fa, salt, la, si. En acústica se denominan tonos (Fig. 7).
Arroz. 7. Tonos musicales
Todos los elementos que pueden emitir tonos tendrán características. ¿Cómo se diferencian? Se diferencian en longitud de onda y frecuencia. Si estas ondas de sonido no son creadas por cuerpos que suenan armónicamente o no están conectadas en una pieza orquestal común, entonces ese número de sonidos se denominará ruido.
Ruido- fluctuaciones aleatorias de diversa naturaleza física, caracterizadas por la complejidad de la estructura temporal y espectral. El concepto de ruido es cotidiano y es físico, son muy similares, y por lo tanto lo presentamos como un importante objeto de consideración aparte.
Movámonos a estimaciones cuantitativas ondas sonoras. ¿Cuáles son las características de las ondas sonoras musicales? Estas características se aplican exclusivamente a las vibraciones sonoras armónicas. Entonces, volumen de sonido. ¿Qué determina el volumen de un sonido? Considere la propagación de una onda de sonido en el tiempo o las oscilaciones de una fuente de ondas de sonido (Fig. 8).
Arroz. 8. Volumen de sonido
Al mismo tiempo, si no agregamos mucho sonido al sistema (golpeando suavemente la tecla del piano, por ejemplo), habrá un sonido silencioso. Si en voz alta, levantando la mano en alto, llamamos a este sonido presionando la tecla, obtenemos un sonido fuerte. ¿De qué depende? Los sonidos silenciosos tienen menos vibración que Sonido alto.
La siguiente característica importante del sonido musical y cualquier otra es altura. ¿Qué determina el tono de un sonido? El tono depende de la frecuencia. Podemos hacer que la fuente oscile con frecuencia, o podemos hacer que oscile no muy rápido (es decir, hacer menos oscilaciones por unidad de tiempo). Considere el barrido de tiempo de sonido alto y bajo de la misma amplitud (Fig. 9).
Arroz. 9. tono
Se puede sacar una conclusión interesante. Si una persona canta en bajo, entonces su fuente de sonido (estas son las cuerdas vocales) fluctúa varias veces más lentamente que la de una persona que canta soprano. En el segundo caso, las cuerdas vocales vibran con mayor frecuencia, por lo tanto, con mayor frecuencia provocan focos de compresión y rarefacción en la propagación de la onda.
hay uno mas característica interesante ondas sonoras, que los físicos no estudian. Esta timbre. Conoces y distingues fácilmente la misma pieza musical tocada en la balalaica o en el violonchelo. ¿Cuál es la diferencia entre estos sonidos o esta interpretación? Al comienzo del experimento, les pedimos a las personas que producen sonidos que los hicieran aproximadamente de la misma amplitud para que el volumen del sonido sea el mismo. Es como en el caso de una orquesta: si no hay necesidad de destacar un instrumento, todos tocan aproximadamente de la misma manera, con la misma fuerza. Entonces el timbre de la balalaika y el violonchelo es diferente. Si dibujáramos el sonido que se extrae de un instrumento, de otro, mediante diagramas, entonces serían lo mismo. Pero puedes distinguir fácilmente estos instrumentos por su sonido.
Otro ejemplo de la importancia del timbre. Imagina dos cantantes que se gradúan de la misma escuela de música con los mismos profesores. Estudiaron igual de bien con cincos. Por alguna razón, uno se convierte en un destacado actor, mientras que el otro no está satisfecho con su carrera durante toda su vida. De hecho, esto lo determina únicamente su instrumento, lo que provoca apenas vibraciones de voz en el ambiente, es decir, sus voces difieren en el timbre.
Bibliografía
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- Portal de Internet "msk.edu.ua" ()
- Portal de Internet "clase-fizika.narod.ru" ()
Tarea
- ¿Cómo se propaga el sonido? ¿Cuál puede ser la fuente del sonido?
- ¿Puede el sonido viajar en el espacio?
- ¿Toda onda que llega al oído humano es percibida por él?
Hay mucho a nuestro alrededor fuentes de sonido: instrumentos musicales y técnicos, cuerdas vocales humanas, olas del mar, viento y otros. sonido, o de otra manera ondas sonoras- estas son vibraciones mecánicas del medio con frecuencias de 16 Hz - 20 kHz(ver § 11-a).
Considere la experiencia. Al colocar un despertador sobre una almohada debajo de la campana de una bomba de aire, notaremos que el tictac se hará más silencioso, pero seguirá siendo audible. Habiendo bombeado el aire debajo de la campana, dejaremos de escuchar el sonido. Esta experiencia confirma que el sonido se propaga a través del aire y no se propaga en el vacío.
La velocidad del sonido en el aire es relativamente alta: se encuentra en el rango de 300 m/s a –50°С a 360 m/s a +50°С. Esto es 1,5 veces más que la velocidad de un avión de pasajeros. El sonido viaja mucho más rápido en los líquidos y en sólidos- aun más rápido. En un riel de acero, por ejemplo, la velocidad del sonido es » 5000 m/s.
Mire los gráficos de las fluctuaciones de la presión del aire en la boca de una persona que canta los sonidos "A" y "O". Como puede ver, las oscilaciones son complejas y consisten en varias oscilaciones superpuestas entre sí. Al mismo tiempo, claramente visible. fluctuaciones básicas, cuya frecuencia es casi independiente del sonido hablado. Para una voz masculina, esto es aproximadamente 200 Hz, para una mujer, 300 Hz.
l máx = 360 m/s: 200 Hz » 2 m, l mín = 300 m/s: 300 Hz » 1 m.
Entonces, la longitud de la onda sonora de la voz depende de la temperatura del aire y de la frecuencia fundamental de la voz. Recordando nuestro conocimiento de la difracción, entenderemos por qué las voces de las personas se escuchan en el bosque, incluso si están obstruidas por árboles: los sonidos con longitudes de onda de 1 a 2 m se doblan fácilmente alrededor de troncos de árboles que tienen menos de un metro de diámetro.
Hagamos un experimento para confirmar que las fuentes de sonido son cuerpos oscilantes.
Tomemos el dispositivo tenedor- una honda de metal montada en una caja sin pared frontal para una mejor radiación de las ondas sonoras. Si golpea los extremos del diapasón con un martillo, hará un sonido "limpio", llamado tono musical(por ejemplo, la nota "la" de la primera octava con una frecuencia de 440 Hz). Muevamos un diapasón que suena a una bola liviana en un hilo, e inmediatamente rebotará hacia un lado. Esto sucede precisamente por las frecuentes fluctuaciones de los extremos de la honda del diapasón.
Las razones de las que depende la frecuencia de vibraciones de un cuerpo son su elasticidad y tamaño. Cómo tamaño más grande cuerpo, menor es la frecuencia. Así, por ejemplo, los elefantes con cuerdas vocales grandes emiten sonidos de baja frecuencia (graves), y los ratones, cuyas cuerdas vocales son mucho más pequeñas, emiten sonidos de alta frecuencia (chirridos).
No solo cómo sonará el cuerpo, sino también cómo captará los sonidos y responderá a ellos depende de la elasticidad y el tamaño. El fenómeno de un fuerte aumento en la amplitud de las oscilaciones cuando la frecuencia de una influencia externa coincide con la frecuencia natural del cuerpo se denomina resonancia (lat. "razonablemente" - respondo). Hagamos un experimento para observar la resonancia.
Coloquemos dos diapasones idénticos uno al lado del otro, girándolos uno hacia el otro en aquellos lados de las cajas donde no hay paredes. Golpea el diapasón izquierdo con un martillo. En un segundo, lo amortiguaremos con la mano. Escucharemos que suena el segundo diapasón, que no golpeamos. Dicen que el diapasón correcto resuena es decir, capta la energía de las ondas sonoras del diapasón izquierdo, por lo que aumenta la amplitud de sus propias oscilaciones.
Fuentes de sonido.
vibraciones sonoras
Esquema de la lección.
1. Momento organizacional
¡Hola chicos! Nuestra lección tiene una amplia aplicación práctica en la práctica diaria. Por lo tanto, sus respuestas dependerán de la observación en la vida y de la capacidad de analizar sus observaciones.
2. Repetición de conocimientos básicos.
Las diapositivas No. 1, 2, 3, 4, 5 se muestran en la pantalla del proyector (Apéndice 1).
Chicos, frente a ustedes hay un crucigrama, al resolverlo aprenderán la palabra clave de la lección.
1er fragmento: nombrar un fenómeno físico
2do fragmento: nombra el proceso fisico
3er fragmento: nombra la cantidad fisica
4to fragmento: nombrar el dispositivo físico
R | Z | H | ||||||||
V | ||||||||||
En | ||||||||||
A |
Presta atención a la palabra resaltada. Esta palabra es "SONIDO", es la palabra clave de la lección. Nuestra lección está dedicada al sonido y las vibraciones del sonido. Entonces, el tema de la lección es "Fuentes de sonido". vibraciones sonoras". En la lección, aprenderá cuál es la fuente del sonido, cuáles son las vibraciones del sonido, su ocurrencia y algunas aplicaciones prácticas en tu vida.
3. Explicación del nuevo material.
Hagamos un experimento. El propósito del experimento: averiguar las causas del sonido.
Experiencia con una regla de metal.(Apéndice 2).
¿Qué observaste? ¿Cuál puede ser la conclusión?
Conclusión: un cuerpo que vibra crea sonido.
Hagamos el siguiente experimento. El propósito del experimento: averiguar si el sonido siempre es creado por un cuerpo que vibra.
El dispositivo que ves frente a ti se llama tenedor.
Experimento con un diapasón y una pelota de tenis colgada de un hilo(Apéndice 3) .
Escucha el sonido que hace el diapasón, pero las vibraciones del diapasón no se notan. Para asegurarnos de que el diapasón oscile, lo acercamos con cuidado a una bola sombreada suspendida de un hilo y veremos que las vibraciones del diapasón se transmiten a la bola, que ha entrado en movimiento periódico.
Conclusión: el sonido es generado por cualquier cuerpo que vibra.
Vivimos en un océano de sonidos. El sonido es producido por fuentes de sonido. Hay fuentes de sonido tanto artificiales como naturales. A fuentes naturales referencia de sonido cuerdas vocales (Apéndice 1 - diapositiva No. 6) El aire que respiramos sale de los pulmones a través vías aéreas en la laringe. La laringe contiene las cuerdas vocales. Bajo la presión del aire exhalado, comienzan a oscilar. El papel del resonador lo desempeñan la boca y la nariz, así como el cofre. Para el habla articulada, además de las cuerdas vocales, también se necesitan la lengua, los labios, las mejillas, el paladar blando y la epiglotis.
Las fuentes naturales de sonido también incluyen el zumbido de un mosquito, una mosca, una abeja ( revoloteando alas).
Pregunta:lo que crea el sonido.
(El aire en el globo está bajo presión cuando se comprime. Luego, se expande dramáticamente y crea una onda de sonido).
Entonces, el sonido crea no solo un cuerpo oscilante, sino también un cuerpo que se expande bruscamente. Es obvio que en todos los casos de aparición del sonido, las capas de aire se mueven, es decir, surge una onda sonora.
La onda de sonido es invisible, solo puede ser escuchada y también registrada por dispositivos físicos. Para registrar y estudiar las propiedades de una onda de sonido, utilizamos una computadora, que actualmente es muy utilizada por los físicos para la investigación. Se instala un programa de investigación especial en la computadora y se conecta un micrófono que capta las vibraciones del sonido (Apéndice 4). Mira a la pantalla. En la pantalla ves representación gráfica vibración sonora. Qué es este gráfico? (sinusoide)
Experimentemos con un diapasón con una pluma. Golpea el diapasón con un mazo de goma. Los estudiantes ven las vibraciones del diapasón, pero no escuchan el sonido.
Pregunta:¿Por qué hay vibraciones, pero no escuchas el sonido?
Resulta chicos, el oído humano percibe rangos de sonido que van desde 16 Hz a Hz, este es un sonido audible.
Escúchelos a través de la computadora y capte el cambio en las frecuencias del rango (Apéndice 5). Preste atención a cómo cambia la forma de la sinusoide con el cambio en la frecuencia de las vibraciones del sonido (el período de oscilación disminuye y, por lo tanto, la frecuencia aumenta).
Hay sonidos que son inaudibles para el oído humano. Estos son el infrasonido (rango de oscilación inferior a 16 Hz) y el ultrasonido (rango superior a Hz). Ves el esquema de rangos de frecuencia en la pizarra, dibújalo en un cuaderno (Apéndice 5). Mediante la exploración de infrarrojos y ultrasonidos, los científicos han descubierto muchos características interesantes estas ondas sonoras. Acerca de estos datos interesantes tus compañeros nos lo dirán (Apéndice 6).
4. Consolidación del material estudiado.
Para consolidar el material estudiado en la lección, sugiero jugar el juego VERDADERO-FALSO. Leo la situación y usted muestra un cartel de VERDADERO o FALSO y explica su respuesta.
Preguntas. 1. ¿Es cierto que cualquier cuerpo que vibra es la fuente del sonido? (derecho).
2. ¿Es cierto que la música suena más fuerte en una sala llena de gente que en una vacía? (incorrecto, ya que la sala vacía actúa como un resonador de vibraciones).
3. ¿Es cierto que un mosquito bate sus alas más rápido que un abejorro? (es cierto, porque el sonido producido por el mosquito es más alto, por lo tanto, la frecuencia de las oscilaciones de las alas también es más alta).
4. ¿Es cierto que las vibraciones de un diapasón que suena decaen más rápido si su pata se coloca sobre una mesa? (correcto, porque las vibraciones del diapasón se transmiten a la mesa).
5. ¿Es cierto que los murcielagos ver con sonido? (correcto, ya que los murciélagos emiten ultrasonido y luego escuchan la señal reflejada).
6. ¿Es cierto que algunos animales "predicen" un terremoto usando infrasonidos? (Así es, por ejemplo, los elefantes sienten un terremoto en pocas horas y al mismo tiempo están extremadamente emocionados).
7. ¿Es cierto que los infrasonidos provocan desordenes mentales¿en las personas? (así es, en Marsella (Francia) junto a centro cientifico se construyó una pequeña fábrica. Poco después de su lanzamiento en uno de laboratorios cientificos descubrió extraños fenómenos. Después de permanecer en su habitación durante un par de horas, el investigador se volvió absolutamente estúpido: difícilmente podía resolver incluso un problema simple).
Y en conclusión, sugiero que obtenga las palabras clave de la lección de las letras cortadas, reorganizándolas.
KVZU - SONIDO
RAMTNOKE - DIAPASÓN
TRAKZUVLU - ULTRASONIDO
FRAKVZUNI - INFRAZOUND
OKLABEINJA - VASCULACIONES
5. Resumir la lección y la tarea.
resultados de la lección. En la lección, descubrimos que:
Que cualquier cuerpo que vibra crea sonido;
El sonido se propaga por el aire como ondas sonoras;
Los sonidos son audibles e inaudibles;
El ultrasonido es un sonido inaudible cuya frecuencia de oscilación es superior a 20 kHz;
El infrasonido es un sonido inaudible con una frecuencia de oscilación inferior a 16 Hz;
El ultrasonido es ampliamente utilizado en ciencia y tecnología.
Tarea:
1. §34, ej. 29 (Perishkin 9 celdas)
2. Continúa razonando:
Escucho el sonido: a) moscas; b) un objeto caído; c) tormentas eléctricas, porque ....
No escucho el sonido: a) de una paloma trepadora; b) de un águila volando en el cielo, porque...
La rama de la física que se ocupa de las vibraciones del sonido se llama acústica.
El oído humano está diseñado de tal manera que percibe vibraciones con una frecuencia de 20 Hz a 20 kHz como sonido. Las frecuencias bajas (el sonido de un bombo o de un órgano) son percibidas por el oído como notas graves. El silbido o chirrido de un mosquito corresponde a frecuencias altas. Las oscilaciones con una frecuencia inferior a 20 Hz se denominan infrasonido, y con una frecuencia superior a 20 kHz - ultrasonido. Una persona no escucha tales vibraciones, pero hay animales que escuchan infrasonidos provenientes de la corteza terrestre antes del terremoto Al escucharlos, los animales abandonan la zona peligrosa.
En la música, las frecuencias acústicas corresponden a pero hay. La nota "la" de la octava principal (clave C) corresponde a una frecuencia de 440 Hz. La nota "la" de la siguiente octava corresponde a una frecuencia de 880 Hz. Y así todas las demás octavas difieren en frecuencia exactamente dos veces. Dentro de cada octava se distinguen 6 tonos o 12 semitonos. Cada tono tiene una frecuencia de yf2~ 1,12 diferente a la frecuencia del tono anterior, cada semitono difiere de la anterior en "$2. Vemos que cada frecuencia siguiente difiere de la anterior no en unos pocos Hz, sino en el mismo número de veces. Tal escala se llama logarítmico, ya que la igual distancia entre los tonos estará exactamente en la escala logarítmica, donde no se grafica el valor en sí, sino su logaritmo.
Si el sonido corresponde a una frecuencia v (o con = 2tcv), entonces se llama armónico, o monocromático. Los sonidos puramente armónicos son raros. Casi siempre, el sonido contiene un conjunto de frecuencias, es decir, su espectro (ver apartado 8 de este capítulo) es complejo. Las vibraciones musicales siempre contienen el tono fundamental cco \u003d 2n / T, donde T es el período, y un conjunto de armónicos 2 (Oo, Zco 0, 4coo, etc.) Un conjunto de armónicos que indican sus intensidades en la música se llama timbre. Diferente instrumentos musicales, diferentes cantantes que toman la misma nota tienen un timbre diferente. Esto les da diferentes colores.
También es posible una mezcla de frecuencias no múltiples. En la música clásica europea, esto se considera disonante. Sin embargo, se utiliza en la música moderna. Incluso se utiliza el movimiento lento de cualquier frecuencia en la dirección de aumento o disminución (ukelele).
En los sonidos no musicales, es posible cualquier combinación de frecuencias en el espectro y su cambio en el tiempo. El espectro de tales sonidos puede ser continuo (ver Sección 8). Si las intensidades de todas las frecuencias son aproximadamente las mismas, dicho sonido se llama "ruido blanco" (el término se toma de la óptica, donde el color blanco es la totalidad de todas las frecuencias).
Los sonidos del habla humana son muy complejos. Tienen un espectro complejo que cambia rápidamente con el tiempo al pronunciar un solo sonido, palabra y frase completa. Esto le da a los sonidos del habla diferentes entonaciones y acentos. Como resultado, es posible distinguir a una persona de otra por la voz, incluso si pronuncian las mismas palabras.
Pasemos a la consideración de los fenómenos sonoros.
El mundo de los sonidos que nos rodean es diverso: las voces de las personas y la música, el canto de los pájaros y el zumbido de las abejas, los truenos durante una tormenta y el ruido del bosque en el viento, el sonido de los automóviles, aviones y otros objetos que pasan. .
¡Prestar atención!
Las fuentes de sonido son cuerpos que vibran.
Ejemplo:
Arreglamos una regla de metal elástico en un tornillo de banco. Si su parte libre, cuya longitud se elige de cierta manera, se pone en movimiento oscilatorio, entonces la regla emitirá un sonido (Fig. 1).
Por lo tanto, la regla oscilante es la fuente del sonido.
Considere la imagen de una cuerda que suena, cuyos extremos están fijos (Fig. 2). Los contornos borrosos de esta cuerda y el aparente engrosamiento en el medio indican que la cuerda está vibrando.
Si acerca el extremo de la tira de papel a la cuerda que suena, la tira rebotará por los golpes de la cuerda. Mientras la cuerda vibra, se escucha un sonido; detener la cuerda, y el sonido se detiene.
La Figura 3 muestra un diapasón: una barra de metal curvada en una pata, que está montada en una caja de resonancia.
Si golpea el diapasón con un martillo blando (o dibuja un arco sobre él), el diapasón sonará (Fig. 4).
Llevemos una bola ligera (una cuenta de vidrio) suspendida de un hilo a un diapasón que suena: la bola rebotará en el diapasón, lo que indica las vibraciones de sus ramas (Fig. 5).
Para “registrar” las vibraciones de un diapasón con una frecuencia natural pequeña (del orden de \(16\) Hz) y una gran amplitud de oscilación, se puede atornillar una tira de metal delgada y estrecha con una punta en el extremo el final de una de sus ramas. La punta debe doblarse hacia abajo y tocarla ligeramente con una placa de vidrio ahumado que se encuentra sobre la mesa. Cuando el plato se mueve rápidamente bajo las ramas oscilantes del diapasón, la punta deja una marca en el plato en forma de línea ondulada (Fig. 6).
La línea ondulada dibujada en la placa con una punta está muy cerca de una sinusoide. Por lo tanto, podemos suponer que cada rama del diapasón que suena realiza oscilaciones armónicas.
Varios experimentos muestran que cualquier fuente de sonido oscila necesariamente, incluso si estas oscilaciones son imperceptibles para el ojo. Por ejemplo, los sonidos de las voces de las personas y de muchos animales surgen como resultado de las vibraciones de sus cuerdas vocales, el sonido de los instrumentos musicales de viento, el sonido de una sirena, el silbido del viento, el susurro de las hojas, el los truenos se deben a las fluctuaciones en las masas de aire.
¡Prestar atención!
No todo cuerpo que vibra es una fuente de sonido.
Por ejemplo, un peso que vibra suspendido de un hilo o un resorte no emite sonido. Una regla de metal también dejará de sonar si su extremo libre se alarga de modo que la frecuencia de sus oscilaciones sea inferior a \(16\) Hz.
El oído humano es capaz de percibir como sonido vibraciones mecánicas con una frecuencia que oscila entre \(16\) y \(20000\) Hz (generalmente transmitidas a través del aire).
Las vibraciones mecánicas, cuya frecuencia se encuentra en el rango de \(16\) a \(20000\) Hz, se denominan sonido.
Los límites especificados del rango de sonido son condicionales, ya que dependen de la edad de las personas y caracteristicas individuales su audífono. Por lo general, con la edad, el límite de frecuencia superior de los sonidos percibidos disminuye significativamente: algunas personas mayores pueden escuchar sonidos con frecuencias que no superan los \(6000\) Hz. Los niños, por el contrario, pueden percibir sonidos cuya frecuencia es ligeramente superior a \(20.000\) Hz.
Las vibraciones mecánicas cuya frecuencia supera los \(20.000\) Hz se denominan ultrasónicas, y las vibraciones con frecuencias inferiores a \(16\) Hz se denominan infrasónicas.
Los ultrasonidos y los infrasonidos están tan extendidos en la naturaleza como las ondas sonoras. Son emitidos y utilizados para sus "negociaciones" por delfines, murciélagos y algunos otros seres vivos.
