Ova lekcija pokriva temu " Zvučni valovi" U ovoj lekciji nastavit ćemo proučavati akustiku. Najprije ponovimo definiciju zvučnih valova, zatim razmotrimo njihova frekvencijska područja i upoznajmo se s pojmom ultrazvučnih i infrazvučnih valova. Također ćemo razgovarati o svojstvima zvučnih valova u različitim medijima i naučiti koja su njihova svojstva. .
Zvučni valovi - to su mehaničke vibracije koje, šireći se i djelujući na organ sluha, percipira osoba (slika 1).
Riža. 1. Zvučni val
Grana fizike koja se bavi tim valovima naziva se akustika. Zanimanje ljudi koji se popularno nazivaju “slušatelji” su akustičari. Zvučni val je val koji se širi u elastičnom mediju, on je longitudinalni val, a kada se širi u elastičnom mediju izmjenjuju se kompresija i pražnjenje. Prenosi se tijekom vremena na daljinu (slika 2).
Riža. 2. Širenje zvučnog vala
Zvučni valovi uključuju vibracije koje se javljaju frekvencijom od 20 do 20 000 Hz. Za ove frekvencije odgovarajuće valne duljine su 17 m (za 20 Hz) i 17 mm (za 20 000 Hz). Ovaj raspon će se zvati zvučni zvuk. Ove su valne duljine dane za zrak, čija je brzina zvuka jednaka .
Postoje i rasponi kojima se bave akustičari - infrazvučni i ultrazvučni. Infrazvučni su oni koji imaju frekvenciju manju od 20 Hz. A ultrazvučni su oni koji imaju frekvenciju veću od 20 000 Hz (slika 3).
Riža. 3. Rasponi zvučnih valova
Svaki obrazovana osoba mora se snalaziti u frekvencijskom rasponu zvučnih valova i znati da će, ako ode na ultrazvuk, slika na zaslonu računala biti izgrađena s frekvencijom većom od 20 000 Hz.
Ultrazvuk – To su mehanički valovi slični zvučnim valovima, ali s frekvencijom od 20 kHz do milijardu herca.
Valovi s frekvencijom većom od milijardu herca nazivaju se hiperzvuk.
Ultrazvuk se koristi za otkrivanje nedostataka u lijevanim dijelovima. Mlaz kratkih ultrazvučnih signala usmjerava se na dio koji se ispituje. Na onim mjestima gdje nema nedostataka, signali prolaze kroz dio bez da ih prijamnik registrira.
Ako u dijelu postoji pukotina, zračna šupljina ili druga nehomogenost, tada se ultrazvučni signal odbija od njega i, vraćajući se, ulazi u prijemnik. Ova metoda se zove ultrazvučna detekcija grešaka.
Ostali primjeri primjene ultrazvuka su strojevi ultrazvučni pregled, ultrazvučni aparati, ultrazvučna terapija.
Infrazvuk – mehanički valovi slični zvučnim valovima, ali imaju frekvenciju manju od 20 Hz. Ne percipiraju ih ljudsko uho.
Prirodni izvori infrazvučnih valova su oluje, tsunamiji, potresi, uragani, vulkanske erupcije i grmljavinske oluje.
Infrazvuk je također važan val koji se koristi za vibriranje površine (na primjer, za uništavanje nekih velikih objekata). Puštamo infrazvuk u tlo - i tlo se raspada. Gdje se ovo koristi? Na primjer, u rudnicima dijamanata, gdje uzimaju rudu koja sadrži dijamantne komponente i drobe je u male čestice kako bi pronašli te dijamantne inkluzije (slika 4).
Riža. 4. Primjena infrazvuka
Brzina zvuka ovisi o uvjetima okoline i temperaturi (slika 5).
Riža. 5. Brzina širenja zvučnog vala u različitim medijima
Napomena: u zraku je brzina zvuka na jednaka , a na , brzina se povećava za . Ako ste istraživač, onda bi vam ovo znanje moglo biti od koristi. Možda čak smislite neku vrstu temperaturnog senzora koji će bilježiti temperaturne razlike mijenjajući brzinu zvuka u mediju. Već znamo da što je medij gušći, to je ozbiljnija interakcija među česticama medija, to se val brže širi. U prošlom odlomku raspravljali smo o tome na primjeru suhoće i zraka vlažan zrak. Za vodu je brzina širenja zvuka . Ako stvorite zvučni val (kucnite viljuškom za ugađanje), tada će brzina njegovog širenja u vodi biti 4 puta veća nego u zraku. Vodom će informacije stizati 4 puta brže nego zrakom. A u čeliku je još brži: 
(slika 6).
Riža. 6. Brzina širenja zvučnog vala
Znate iz epova koje je koristio Ilja Muromec (i svi junaci i obični ruski ljudi i momci iz Gajdarovog RVS-a), koristili su jako puno na zanimljiv način otkrivanje objekta koji se približava, ali je još daleko. Zvuk koji proizvodi kada se kreće još se ne čuje. Ilya Muromets, s uhom do zemlje, može je čuti. Zašto? Budući da se zvuk preko čvrstog tla prenosi većom brzinom, što znači da će brže doći do uha Ilje Muromca i on će se moći pripremiti za susret s neprijateljem.
Najzanimljiviji zvučni valovi su glazbeni zvukovi i šumovi. Koji predmeti mogu stvarati zvučne valove? Ako uzmemo izvor vala i elastični medij, ako izvor zvuka natjeramo da skladno titra, tada ćemo imati prekrasan zvučni val, koji ćemo zvati glazbeni zvuk. Ti izvori zvučnih valova mogu biti, na primjer, žice gitare ili glasovira. To može biti zvučni val koji se stvara u zračnom rasporu cijevi (orgulja ili cijevi). Iz glazbene nastave znate note: do, re, mi, fa, sol, la, si. U akustici se nazivaju tonovima (slika 7).
Riža. 7. Glazbeni tonovi
Svi objekti koji mogu proizvesti tonove imat će značajke. Po čemu se razlikuju? Razlikuju se po valnoj duljini i frekvenciji. Ako te zvučne valove ne stvaraju harmonično zvučna tijela ili nisu povezani u neku zajedničku orkestralnu skladbu, tada će se takva količina zvukova nazvati bukom.
Buka– slučajne oscilacije različite fizičke prirode, karakterizirane složenošću svoje vremenske i spektralne strukture. Pojam buke je i kućanski i fizički, vrlo su slični, stoga ga uvodimo kao poseban važan predmet razmatranja.
Prijeđimo na kvantitativne procjene zvučni valovi. Koje su karakteristike glazbenih zvučnih valova? Ove se karakteristike odnose isključivo na harmonijske zvučne vibracije. Tako, jačina zvuka. Kako se određuje glasnoća zvuka? Razmotrimo širenje zvučnog vala u vremenu ili oscilacije izvora zvučnog vala (slika 8).
Riža. 8. Glasnoća zvuka
U isto vrijeme, ako nismo dodali puno zvuka u sustav (tiho smo pritisnuli klavirsku tipku, na primjer), tada će biti tih zvuk. Ako glasno podignemo ruku uvis, taj zvuk izazivamo udarcem tipke, dobivamo glasan zvuk. O čemu ovo ovisi? Tihi zvuk ima manju amplitudu vibracije od glasan zvuk.
Sljedeća važna karakteristika glazbeni zvuk i bilo koji drugi - visina. O čemu ovisi visina zvuka? Visina ovisi o frekvenciji. Možemo učiniti da izvor oscilira često ili ga možemo učiniti da ne oscilira vrlo brzo (to jest, izvoditi manje oscilacija u jedinici vremena). Razmotrimo vremensko kretanje visokog i niskog zvuka iste amplitude (slika 9).
Riža. 9. Visina
Može se izvući zanimljiv zaključak. Ako osoba pjeva bas glasom, onda njen izvor zvuka (glasnice) vibrira nekoliko puta sporije nego kod osobe koja pjeva sopran. U drugom slučaju, glasnice vibriraju češće, pa stoga češće uzrokuju džepove kompresije i pražnjenja u širenju vala.
Ima još jedan zanimljiva karakteristika zvučni valovi, koje fizičari ne proučavaju. Ovaj timbar. Znate i lako razlikujete isto glazbeno djelo koje se izvodi na balalajci ili violončelu. Po čemu se ti zvukovi ili ova izvedba razlikuju? Na početku eksperimenta tražili smo od ljudi koji proizvode zvukove da ih naprave približno iste amplitude, kako bi glasnoća zvuka bila ista. To je kao u slučaju orkestra: ako nema potrebe istaknuti niti jedan instrument, svi sviraju otprilike isto, istom snagom. Dakle, zvuk balalajke i violončela je drugačiji. Kad bismo nacrtali zvuk koji proizvodi jedan instrument s drugog pomoću dijagrama, oni bi bili isti. Ali te instrumente možete lako razlikovati po zvuku.
Još jedan primjer važnosti boje zvuka. Zamislite dva pjevača koji su diplomirali na istom glazbenom fakultetu kod istih profesora. Učili su jednako dobro, s peticama. Jedan iz nekog razloga postaje izvanredan izvođač, a drugi je cijeli život nezadovoljan svojom karijerom. Zapravo, to je određeno isključivo njihovim instrumentom koji uzrokuje vokalne vibracije u okolini, odnosno glasovi im se razlikuju u boji.
Bibliografija
- Sokolovich Yu.A., Bogdanova G.S. Fizika: priručnik s primjerima rješavanja problema. - 2. predjel izdanja. - X.: Vesta: izdavačka kuća "Ranok", 2005. - 464 str.
- Peryshkin A.V., Gutnik E.M., Fizika. 9. razred: udžbenik za općeobraz. ustanove/A.V. Peryshkin, E.M. Gutnik. - 14. izd., stereotip. - M.: Bustard, 2009. - 300 str.
- Internet portal “eduspb.com” ()
- Internet portal “msk.edu.ua” ()
- Internet portal “class-fizika.narod.ru” ()
Domaća zadaća
- Kako putuje zvuk? Što bi mogao biti izvor zvuka?
- Može li zvuk putovati svemirom?
- Je li svaki val koji dopre do nečijeg slušnog organa opažen od strane osobe?
Puno je ljudi oko nas izvori zvuka: glazbeni i tehnički instrumenti, ljudske glasnice, morski valovi, vjetar i dr. Zvuk ili, drugim riječima, zvučni valovi– to su mehaničke vibracije medija s frekvencijama od 16 Hz – 20 kHz(vidi § 11-a).
Razmotrimo iskustvo. Postavljanjem budilice na podlogu ispod zvona zračne pumpe primijetit ćemo da će otkucaji postati tiši, ali će i dalje biti čujni. Nakon što smo ispumpali zrak ispod zvona, uopće ćemo prestati čuti zvuk. Ovaj eksperiment potvrđuje da zvuk putuje kroz zrak, a ne u vakuumu.
Brzina zvuka u zraku relativno je velika: kreće se od 300 m/s na –50°C do 360 m/s na +50°C. To je 1,5 puta brže od brzine putničkog zrakoplova. U tekućinama zvuk putuje osjetno brže, a u čvrste tvari- još brže. U čeličnoj tračnici, na primjer, brzina zvuka je » 5000 m/s.
Pogledajte grafikone fluktuacija tlaka zraka na ustima osobe koja pjeva glasove “A” i “O”. Kao što možete vidjeti, vibracije su složene, sastoje se od nekoliko vibracija koje su postavljene jedna na drugu. U isto vrijeme, jasno vidljiv glavne fluktuacije,čija je frekvencija gotovo neovisna o izgovorenom zvuku. Za muški glas to je otprilike 200 Hz, za ženski glas - 300 Hz.
l max = 360 m/s: 200 Hz » 2 m, l min = 300 m/s: 300 Hz » 1 m.
Dakle, valna duljina zvuka glasa ovisi o temperaturi zraka i osnovnoj frekvenciji glasa. Prisjećajući se našeg znanja o difrakciji, shvatit ćemo zašto se glasovi ljudi mogu čuti u šumi, čak i ako su blokirani drvećem: zvukovi valnih duljina od 1-2 m lako se savijaju oko debla čiji je promjer manji od jednog metra.
Provedimo pokus koji potvrđuje da su izvori zvuka doista oscilirajuća tijela.
Uzmimo uređaj vilica– metalna praćka montirana na kutiju bez prednjeg zida za bolje zračenje zvučnih valova. Ako čekićem udarite po krajevima praćke kamertonske vilice, proizvest će se “čist” zvuk tzv. glazbeni ton(na primjer, nota "A" prve oktave s frekvencijom od 440 Hz). Pomaknimo zvučnu vilicu prema laganoj kuglici na žici i ona će odmah odskočiti u stranu. To se događa upravo zbog čestih vibracija krajeva praćke zvučne vilice.
Razlozi o kojima ovisi frekvencija titranja tijela su njegova elastičnost i veličina. Kako veće veličine tijela, niža je frekvencija. Stoga, primjerice, slonovi s velikim glasnicama ispuštaju zvukove niske frekvencije (bas), a miševi, čije su glasnice znatno manje, ispuštaju zvukove visoke frekvencije (cvrčanje).
O elastičnosti i veličini ovisi ne samo kako će tijelo zvučati, već i kako će uhvatiti zvukove i reagirati na njih. Fenomen naglog povećanja amplitude oscilacija kada se frekvencija vanjskog utjecaja podudara s prirodnom frekvencijom tijela naziva se rezonancija (lat. “razumno” - odgovaram). Napravimo eksperiment za promatranje rezonancije.
Postavimo dvije identične vilice za ugađanje jednu do druge, okrećući ih jednu prema drugoj na one strane kutija gdje nema zidova. Udarimo čekićem po lijevoj vilici za ugađanje. U sekundi ćemo ga ugušiti rukama. Čut ćemo zvuk druge vilice za ugađanje, koju nismo udarili. Kažu da je prava zvučna vilica odjekuje, odnosno hvata energiju zvučnih valova iz lijeve vilice za ugađanje, uslijed čega povećava amplitudu vlastitih vibracija.
Izvori zvuka.
Zvučne vibracije
Sažetak lekcije.
1.Organizacijski trenutak
Bok dečki! Naša lekcija ima široku praktičnu primjenu u svakodnevnoj praksi. Stoga će vaši odgovori ovisiti o vašim vještinama promatranja u životu i vašoj sposobnosti da analizirate svoja zapažanja.
2. Ponavljanje osnovnih znanja.
Na platnu projektora prikazuju se dijapozitivi br. 1, 2, 3, 4, 5 (Prilog 1).
Dečki, evo križaljke, nakon što je riješite naučit ćete ključnu riječ lekcije.
1. fragment: imenovati fizikalnu pojavu
2. fragment: imenovati fizikalni proces
3. fragment: imenovati fizikalnu veličinu
4. fragment: imenovati fizički uređaj
R | Z | N | ||||||||
U | ||||||||||
U | ||||||||||
DO |
Obratite pozornost na istaknutu riječ. Ova riječ je "ZVUK", to je ključna riječ lekcije. Naša lekcija posvećena je zvuku i zvučnim vibracijama. Dakle, tema lekcije je „Izvori zvuka. Zvučne vibracije" Tijekom lekcije naučit ćete što je izvor zvuka, što su zvučne vibracije, njihov nastanak i još neke praktične aplikacije u tvom životu.
3. Objašnjenje novog gradiva.
Provedimo eksperiment. Svrha pokusa: otkriti uzroke zvuka.
Eksperimentirajte s metalnim ravnalom(Prilog 2).
Što ste uočili? Što se može zaključiti?
Zaključak: tijelo koje titra stvara zvuk.
Provedimo sljedeći eksperiment. Svrha pokusa: utvrditi stvara li zvuk uvijek tijelo koje titra.
Uređaj koji vidite ispred sebe zove se vilica.
Eksperimentirajte s viljuškom za ugađanje i teniskom lopticom koja visi na žici(Dodatak 3) .
Čujete zvuk koji proizvodi zvučna vilica, ali vibracija zvučne vilice nije primjetna. Da bismo se uvjerili da vilica za ugađanje oscilira, pažljivo je pomaknimo prema sjenovitoj kuglici obješenoj na nit i vidjet ćemo da se oscilacije vilice za ugađanje prenose na kuglicu koja se počinje povremeno pomicati.
Zaključak: zvuk stvara svako tijelo koje titra.
Živimo u oceanu zvukova. Zvuk stvaraju izvori zvuka. Postoje i umjetni i prirodni izvori zvuka. DO prirodni izvori uključiti zvuk glasnice (Prilog 1 - slajd br. 6) Zrak koji udišemo napušta pluća kroz Zračni putovi u grkljan. Larinks sadrži glasnice. Pod pritiskom izdahnutog zraka počinju oscilirati. Ulogu rezonatora imaju usna i nosna šupljina, kao i prsni koš. Za artikulirani govor, osim glasnica, potrebni su i jezik, usne, obrazi, meko nepce i epiglotis.
U prirodne izvore zvuka spada i zujanje komarca, muhe, pčele ( lepršaju krila).
Pitanje:što stvara zvuk.
(Zrak u lopti je pod pritiskom u komprimiranom stanju. Zatim se naglo širi i stvara zvučni val.)
Dakle, zvuk stvara ne samo oscilirajuće, već i oštro šireće tijelo. Očito, u svim slučajevima pojave zvuka, slojevi zraka se pomiču, tj. nastaje zvučni val.
Zvučni val je nevidljiv, može se samo čuti i registrirati fizičkim instrumentima. Za registraciju i proučavanje svojstava zvučnog vala koristit ćemo računalo, koje fizičari danas uvelike koriste za istraživanja. Na računalo je instaliran poseban istraživački program, a spojen je mikrofon koji hvata zvučne vibracije (Prilog 4). Pogledaj ekran. Na ekranu vidite grafički prikaz zvučna vibracija. Što je ovaj raspored? (sinusoida)
Provedimo eksperiment s viljuškom za ugađanje s perom. Gumenim čekićem udaramo po vilici za ugađanje. Učenici vide vibraciju vilice za ugađanje, ali ne čuju nikakav zvuk.
Pitanje:Zašto postoje vibracije, ali ne čujete zvuk?
Ispostavilo se, ljudi, da ljudsko uho percipira zvukove u rasponu od 16 Hz do Hz, ovo je zvučni zvuk.
Poslušajte ih preko računala i uočite promjenu frekvencija raspona (prilog 5). Obratite pozornost na to kako se mijenja oblik sinusnog vala kada se mijenja frekvencija titranja zvuka (period titranja se smanjuje, a time i frekvencija raste).
Postoje zvukovi koji su nečujni ljudskom uhu. To su infrazvuk (raspon titranja manji od 16 Hz) i ultrazvuk (raspon veći od Hz). Na ploči vidite dijagram frekvencijskih područja, skicirajte ga u svoju bilježnicu (Prilog 5). Proučavajući infra i ultrazvuk znanstvenici su otkrili mnogo toga zanimljive karakteristike ovi zvučni valovi. O ovima Zanimljivosti Reći će nam vaši kolege iz razreda (prilog 6).
4. Konsolidacija proučenog materijala.
Kako biste učvrstili gradivo naučeno u razredu, predlažem da igrate igru TOČNO-NETOČNO. Ja čitam situaciju, a vi podižete znak na kojem piše TOČNO ili NETOČNO i objašnjavate svoj odgovor.
Pitanja. 1. Je li točno da je izvor zvuka svako tijelo koje titra? (pravo).
2. Je li istina da u dvorani punoj ljudi glazba zvuči glasnije nego u praznoj? (pogrešno, jer prazna dvorana djeluje kao rezonator vibracija).
3. Je li istina da komarac brže maše krilima od bumbara? (točno, jer je zvuk koji proizvodi komarac jači, pa je i frekvencija titraja krila veća).
4. Je li istina da se vibracije zvučne vilice brže gase ako se njezina noga stavi na stol? (točno, jer se vibracije vilice za ugađanje prenose na stol).
5. Je li istina da šišmiši vidjeti sa zvukom? (točno, jer šišmiši emitiraju ultrazvuk, a zatim slušaju reflektirani signal).
6. Je li istina da neke životinje "predviđaju" potrese pomoću infrazvuka? (istina, npr. slonovi osjete potres nekoliko sati unaprijed i jako su uzbuđeni).
7. Je li istina da infrazvuk uzrokuje mentalni poremećaji u ljudima? (točno, u Marseilleu (Francuska) pored znanstveni centar Izgrađena je mala tvornica. Ubrzo nakon lansiranja u jednom od znanstveni laboratoriji otkrio čudne pojave. Nakon što je ostao u njezinoj sobi nekoliko sati, istraživač je postao potpuno glup: imao je poteškoća u rješavanju čak i jednostavnog problema).
I na kraju, predlažem da ključne riječi lekcije dobijete iz izrezanih slova tako da ih presložite.
KVZU – ZVUK
RAMTNOCKE – KAROMON
TRYAKZUVLU – ULTRAZVUK
FRAKVZUNI - INFRAZVUK
OKLABEINYA – OSCILACIJE
5. Sažetak lekcije i domaća zadaća.
Sažetak lekcije. Tijekom lekcije saznali smo da:
Da svako tijelo koje titra stvara zvuk;
Zvuk putuje zrakom u obliku zvučnih valova;
Zvukovi su čujni i nečujni;
Ultrazvuk je nečujni zvuk čija je frekvencija vibracija iznad 20 kHz;
Infrazvuk je nečujni zvuk s frekvencijom osciliranja ispod 16 Hz;
Ultrazvuk se široko koristi u znanosti i tehnologiji.
Domaća zadaća:
1. §34, pr. 29 (Peryshkin 9. razred)
2. Nastavite s obrazloženjem:
Čujem zvuk: a) muha; b) pali predmet; c) grmljavinska nevremena, jer...
Ne čujem zvuk: a) goluba koji se penje; b) od orla koji lebdi u nebu, jer...
Grana fizike koja se bavi zvučnim vibracijama naziva se akustika.
Ljudsko uho konstruirano je na način da vibracije frekvencije od 20 Hz do 20 kHz percipira kao zvuk. Niske frekvencije (zvuk bas bubnja ili orgulja) uho percipira kao bas note. Zvižduk ili cviljenje komarca odgovara visokim frekvencijama. Oscilacije s frekvencijom ispod 20 Hz nazivaju se infrazvuk, i s frekvencijom iznad 20 kHz - ultrazvuk. Ljudi ne mogu čuti takve vibracije, ali postoje životinje koje čuju infrazvuk koji dolazi iz njih Zemljina kora prije potresa. Čuvši ih, životinje napuštaju opasno područje.
U glazbi akustične frekvencije odgovaraju ali tamo. Nota "A" glavne oktave (ključ C) odgovara frekvenciji od 440 Hz. Nota "A" sljedeće oktave odgovara frekvenciji od 880 Hz. I tako se sve ostale oktave razlikuju u frekvenciji točno dva puta. Unutar svake oktave ima 6 tonova ili 12 polutonova. Svaki ton ima frekvenciju od yf2~ 1.12 različite od frekvencije prethodnog tona, svaki poluton razlikuje se od prethodne za "$2. Vidimo da se svaka sljedeća frekvencija razlikuje od prethodne ne za nekoliko Hz, već za isti broj puta. Ova skala se zove logaritamski budući da će jednaki razmak između tonova biti upravo na logaritamskoj skali, gdje se ne ucrtava sama vrijednost, već njen logaritam.
Ako zvuk odgovara jednoj frekvenciji v (ili sa = 2tcv), onda se naziva harmonijskim ili monokromatskim. Čisto harmonijski zvukovi su rijetki. Gotovo uvijek zvuk sadrži skup frekvencija, odnosno njegov je spektar (vidi Odjeljak 8 ovog poglavlja) složen. Glazbene vibracije uvijek sadrže temeljni ton sso = 2i/T, gdje je T period, i skup prizvuka 2(Oo, 3so 0, 4coo itd. Skup prizvuka s naznakom njihovih intenziteta u glazbi naziva se timbar. Drugačiji glazbeni instrumenti, različiti pjevači koji sviraju istu notu imaju različite tonove. To im daje različite boje.
Moguća je i mješavina ne-višestrukih frekvencija. U klasičnoj europskoj glazbi to se smatra disonantnim. Međutim, moderna glazba to koristi. Čak koriste i sporo kretanje nekih frekvencija prema povećanju ili smanjenju (ukulele).
Kod neglazbenih zvukova moguća je bilo koja kombinacija frekvencija u spektru i njihova promjena tijekom vremena. Spektar takvih zvukova može biti kontinuiran (vidi odjeljak 8). Ako su intenziteti za sve frekvencije približno isti, onda se takav zvuk naziva "bijeli šum" (izraz preuzet iz optike, gdje bijela boja- ukupnost svih frekvencija).
Zvukovi ljudskog govora vrlo su složeni. Imaju složen spektar koji se brzo mijenja tijekom vremena pri izgovoru jednog glasa, riječi ili cijele fraze. To zvukovima govora daje različite intonacije i naglaske. Kao rezultat toga, moguće je razlikovati jednu osobu od druge po glasu, čak i ako izgovaraju iste riječi.
Prijeđimo na razmatranje zvučnih pojava.
Svijet zvukova oko nas je raznolik - glasovi ljudi i glazba, pjev ptica i zujanje pčela, grmljavina tijekom oluje i šum šume na vjetru, zvuk automobila, aviona i drugih objekata koji prolaze. .
Obratiti pažnju!
Izvori zvuka su tijela koja titraju.
Primjer:
Pričvrstimo elastično metalno ravnalo u škripac. Ako se njegov slobodni dio, čija je duljina odabrana na određeni način, dovede u oscilatorno gibanje, tada će ravnalo proizvesti zvuk (slika 1).
Dakle, oscilirajuće ravnalo je izvor zvuka.
Razmotrimo sliku zvučne žice, čiji su krajevi fiksirani (slika 2). Zamućeni obris ove žice i vidljivo zadebljanje u sredini pokazuju da žica vibrira.
Ako kraj papirnate trake približite zvučnoj žici, traka će odskočiti od udaraca žice. Dok žica vibrira, čuje se zvuk; zaustavi žicu i zvuk prestaje.
Na slici 3 prikazana je vilica za ugađanje - zakrivljena metalna šipka na nozi, koja je postavljena na kutiju rezonatora.
Ako mekim čekićem udarite po vilici (ili je držite lukom), vilica će se oglasiti (slika 4).
Prinesimo svjetlosnu kuglicu (staklenu kuglicu) obješenu na nit zvučnoj vilici za ugađanje - kuglica će se odbiti od vilice za ugađanje, ukazujući na vibracije njezinih grana (slika 5).
Da biste "snimili" oscilacije vilice s niskom (oko \(16\) Hz) prirodnom frekvencijom i velikom amplitudom oscilacija, možete zavrnuti tanku i usku metalnu traku s vrhom na kraju do kraja jedan od njegovih ogranaka. Vrh mora biti savijen prema dolje i lagano dodirivati dimljenu staklenu ploču koja leži na stolu. Kada se ploča brzo kreće ispod oscilirajućih grana vilice za ugađanje, vrh ostavlja trag na ploči u obliku valovite linije (slika 6).
Valovita crta nacrtana na ploči s šiljkom vrlo je blizu sinusoide. Stoga možemo pretpostaviti da svaka grana zvučne vilice za ugađanje izvodi harmonijske oscilacije.
Razni eksperimenti pokazuju da svaki izvor zvuka nužno vibrira, čak i ako su te vibracije oku nevidljive. Na primjer, zvukovi glasova ljudi i mnogih životinja nastaju kao posljedica vibracija njihovih glasnica, zvuka puhačkih instrumenata, zvuka sirene, zvižduka vjetra, šuštanja lišća i tutnjava grmljavine uzrokovana je vibracijama zračnih masa.
Obratiti pažnju!
Nije svako titrajno tijelo izvor zvuka.
Na primjer, uteg koji oscilira obješen na nit ili oprugu ne proizvodi zvuk. Metalno ravnalo također će prestati zvučati ako se njegov slobodni kraj produži toliko da mu frekvencija vibracija postane manja od \(16\) Hz.
Ljudsko uho je sposobno percipirati kao zvuk mehaničke vibracije s frekvencijom u rasponu od \(16\) do \(20000\) Hz (obično se prenose zrakom).
Mehaničke vibracije čija je frekvencija u rasponu od \(16\) do \(20000\) Hz nazivaju se zvukom.
Navedene granice raspona zvuka su proizvoljne, jer ovise o dobi ljudi i individualne karakteristike njihov slušni aparat. Obično se s godinama gornja granica frekvencije percipiranih zvukova značajno smanjuje - neki stariji ljudi mogu čuti zvukove čija frekvencija ne prelazi \(6000\) Hz. Djeca, naprotiv, mogu percipirati zvukove čija je frekvencija nešto viša od \(20 000\) Hz.
Mehaničke vibracije čija frekvencija prelazi \(20 000\) Hz zovu se ultrazvučne, a vibracije s frekvencijama manjim od \(16\) Hz zovu se infrazvučne.
Ultrazvuk i infrazvuk su u prirodi jednako rašireni kao i zvučni valovi. Emitiraju ih i koriste za svoje “pregovore” dupini, šišmiši i neka druga živa bića.
