Izvještaj: Izvori zvuka. Zvučne vibracije. Frekvencija zvuka

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 upis i proučavanje nekretnina zvučni val Koristit ćemo računalo, koje fizičari danas dosta 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...

Svrha lekcije: Formirajte ideju o zvuku.

Ciljevi lekcije:

Obrazovni:

• stvoriti uvjete za aktiviranje znanja učenika o zvuku stečenog tijekom studija prirodnih znanosti,
• doprinijeti proširivanju i usustavljivanju znanja učenika o zvuku.

Obrazovni:

• nastaviti razvijati sposobnost primjene znanja i osobnog iskustva u različite situacije,
• promicati razvoj mišljenja, analizu stečenog znanja, isticanje glavne stvari, generalizaciju i sistematizaciju.

Obrazovni:

• promicati formiranje brižnog odnosa prema sebi i drugima,
• promicati formiranje ljudskosti, ljubaznosti, odgovornosti.

Vrsta lekcije: otkrivanje sadržaja.

Oprema: Vilica za ugađanje, kuglica na žici, zračno zvono, reed frekvencijski mjerač, set diskova s ​​različitim brojem zubaca, razglednica, metalno ravnalo, multimedijska oprema, disk s prezentacijom koju je izradio učitelj za ovu lekciju.

Tijekom nastave

Među različitim oscilatornim i valnim kretanjima koja se nalaze u prirodi i tehnici, zvučne vibracije i valovi, i samo zvukovi, posebno su važni u ljudskom životu. U Svakidašnjica- To su najčešće valovi koji se šire zrakom. Poznato je da se zvuk širi i u drugim elastičnim medijima: u zemlji, u metalima. Nakon što ste strmoglavo uronili u vodu, iz daljine jasno čujete zvuk motora čamca koji se približava. Tijekom opsade, "slušatelji" su postavljeni unutar zidina tvrđave kako bi pratili neprijateljske radove na iskapanju. Ponekad su to bili slijepi ljudi čiji je sluh bio posebno izoštren. Na temelju zvukova koji se prenose u Zemlju, na primjer, brzo je otkriven neprijateljski tunel do zidina samostana Zagorsk. Zahvaljujući prisutnosti slušnog organa, osoba uz pomoć zvukova prima velike i raznolike informacije iz okoline. Ljudski govor također se proizvodi kroz zvukove.

Na stolu ispred vas nalaze se radni listovi s stihovima iz Cvrčka Charlesa Dickensa. Svatko od vas mora podcrtati one riječi koje izražavaju zvuk.

1 opcija

• Uplašeni kosač došao je k sebi tek kad se sat pod njim prestao tresti, a brujanje i zveket njegovih lanaca i utega konačno prestalo. Nije ni čudo što je bio toliko uzbuđen: na kraju krajeva, ovaj zveckavi koščati sat nije sat, već običan kostur! - sposobni su svakoga uplašiti kad počnu škljocati kostima...
• …Tad je, pazite, čajnik odlučio provesti ugodnu večer. Nešto mu je počelo nekontrolirano klokotati u grlu, pa je počeo oštro, zvonko frktati, što je odmah prekinuo, kao da još nije konačno odlučio treba li se sada pokazati kao društven tip. Onda je, nakon dva-tri uzaludna pokušaja da uguši želju za društvenošću, odbacio svu svoju sumornost, svu svoju suzdržanost i zapeo u tako ugodnu, tako veselu pjesmu da ga nijedan plačljivi slavuj nije mogao pratiti...
• ….Čajnik je pjevao svoju pjesmu tako veselo i veselo da je cijelo njegovo željezno tijelo brujalo i poskakivalo po vatri; pa čak je i sam poklopac počeo plesati nešto poput jiga i kucati po čajniku (mljevenje, zveckanje, zveckanje, škljocanje, zvučno frktanje, pjev, pjev, pjev, pjevušenje, kuckanje).

Opcija 2:

• Ovdje je, ako želite, cvrčak stvarno počeo odjekivati ​​čajnikom! Pokupio je refren tako glasno na svoj način cvrkutanja - klak, klak, klak! - glas mu je bio tako frapantno nesrazmjeran njegovoj visini u usporedbi s čajnikom da bi vam se, da je odmah eksplodirao, poput prenapunjenog pištolja, činilo prirodnim i neizbježnim krajem, kojem je i on sam svim silama težio .
• ….Čajnik više nije morao pjevati solo. Nastavio je igrati svoju ulogu s nesmanjenim žarom, no cvrčak je prigrabio ulogu prve violine i zadržao je. Bože moj, kako je cvrkutao! Njegov tanki, oštri, prodorni glas odzvanjao je cijelom kućom i, vjerojatno, čak i svjetlucao kao zvijezda u tami, iza zidova. Ponekad bi, na najglasnije zvukove, iznenada ispustio tako neopisiv tril da se nehotice činilo kao da i sam visoko skače u naletu nadahnuća, a zatim pada na noge. Ipak, pjevali su potpuno složno, i cvrčak i čajnik... Tema pjesme ostala je ista, a kako su se natjecali, pjevali su sve glasnije, i glasnije, i glasnije. (glasno, zbor, način cvrkutanja - strek, strek, strek, rafal, solo, cvrkut, oštar, kreštav glas, zvonilo, glasni zvukovi, tril, pjevao, pjesme, pjevao, glasnije)

Živimo u svijetu zvukova. Grana fizike koja proučava zvučne pojave naziva se akustika (slajd 1).

Izvori zvuka su tijela koja titraju (slajd 2).

“Sve što zvuči nužno vibrira, ali ne zvuči sve što vibrira.”

Navedimo primjere tijela koja vibriraju, ali ne zvuče. Jezici za frekvencijomjer, dugo ravnalo. Koje primjere možete navesti? (grana na vjetru, plovak na vodi itd.)

Skratimo ravnalo i čujemo zvuk. Zračno zvono također proizvodi zvukove. Dokažimo da zvučno tijelo vibrira. Da bismo to učinili, uzmimo vilicu za ugađanje. Vilica za ugađanje je šipka u obliku luka postavljena na držač; udarajte je gumenim čekićem. Približavanjem zvučne vilice maloj kuglici koja visi na niti, vidjet ćemo da je kuglica otklonjena.

Prođemo li zvučnom vilicom preko stakla prekrivenog čađom, vidjet ćemo grafikon vibracija vilice. Kako se zove ovaj grafikon? ( tuning viljuška vibrira harmonike)

Izvori zvuka mogu biti tečna tijela, pa čak i plinovi. Zrak bruji u dimnjaku i voda pjeva u cijevima.

Koje primjere izvora zvuka možete navesti? ( mehanički sat, kuhalo za vodu, zvuk motora)

Kada se tijelo oglasi, ono vibrira, njegove vibracije se prenose na obližnje čestice zraka, koje počinju vibrirati i prenose vibracije na susjedne čestice, a one zauzvrat prenose vibracije dalje. Kao rezultat toga, zvučni valovi se formiraju i šire u zraku.

Zvučni val predstavlja zone kompresije i razrjeđenja elastičnog medija (zraka), zvučni val je longitudinalni val (slajd 3).

Zvuk opažamo putem našeg organa sluha – uha.

(Jedan od učenika govori kako se to događa) (slajd 4).

(Drugi učenik govori o opasnostima slušalica.)

“Proučavajući ponašanje mladih ljudi u metrou glavnog grada dva mjeseca, stručnjaci su došli do zaključka da u moskovskom metrou svakih 8 od 10 aktivnih korisnika prijenosnih uređaja elektronički uređaji slušati glazbu. Za usporedbu: pri jačini zvuka od 160 decibela dolazi do deformacije bubnjića. Snaga zvuka koju svirači reproduciraju putem slušalica jednaka je 110–120 decibela. Dakle, utjecaj na uši osobe jednak je udaru osobe koja stoji 10 metara od rike mlazni motor. Ako se takav pritisak primjenjuje na bubnjiće svaki dan, osoba se izlaže opasnosti od gluhoće. "Tijekom proteklih pet godina mladi mladići i djevojke počeli su češće dolaziti na preglede", rekla je otorinolaringologinja Kristina Anankina za NI. "Svi oni žele biti moderni i stalno slušati glazbu. Međutim, dugotrajno izlaganje glasnoj glazbi jednostavno ih ubija sluh." Ako nakon rock koncerta tijelu treba nekoliko dana da se oporavi, onda uz svakodnevni napad na uši nema vremena da se sluh dovede u red. Slušni sustav prestaje opažati visoke frekvencije."Svaka buka s intenzitetom većim od 80 decibela negativno utječe unutarnje uho, - kaže kandidat medicinske znanosti, audiolog Vasilij Korvjakov. – Glasna glazba utječe na stanice odgovorne za percepciju zvuka, osobito ako napad dolazi izravno iz slušalica. Situaciju pogoršavaju i vibracije u podzemnoj željeznici, koje također negativno utječu na strukturu uha. U kombinaciji, ova dva čimbenika izazivaju akutni gubitak sluha. Njegova glavna opasnost je da nastane doslovno preko noći, ali izliječiti ga je vrlo problematično." Zbog izloženosti buci umiru stanice dlačica u našem uhu koje su odgovorne za prijenos zvučnog signala do mozga. No medicina još nije pronašla način obnoviti ove stanice." .

Ljudsko uho opaža vibracije s frekvencijom od 16-20000 Hz. Sve ispod 16 Hz je infrazvuk, sve nakon 20 000 Hz je ultrazvuk. (slajd 6).

Sada ćemo slušati raspon od 20 do 20 000 Hz, a svatko od vas će odrediti svoj prag čujnosti (slajd 5).(Vidi generator u Dodatku 2)

Mnoge životinje čuju infra- i ultra-zvukove. Govor učenika (slajd 6).

Zvučni valovi putuju u čvrstim tijelima, tekućinama i plinovima, ali ne mogu putovati u bezzračnom prostoru.

Mjerenja pokazuju da je brzina zvuka u zraku pri 00C i normalnom atmosferskom tlaku 332 m/s. Kako se temperatura povećava, brzina se povećava. Za zadatke uzimamo 340 m/s.

(Jedan od učenika rješava zadatak.)

Zadatak. Brzinu zvuka u lijevanom željezu prvi je odredio francuski znanstvenik Biot na sljedeći način. Na jednom kraju cijevi od lijevanog željeza udarilo se u zvono; na drugom kraju promatrač je čuo dva zvuka: prvi, jedan koji je dolazio kroz lijevano željezo, a nakon nekog vremena drugi, koji je dolazio kroz zrak. Duljina cijevi je 930 metara, vremenski interval između širenja zvukova bio je 2,5 sekunde. Pomoću ovih podataka odredite brzinu zvuka u lijevanom željezu. Brzina zvuka u zraku je 340 m/s ( Odgovor: 3950 m/s).

Brzina zvuka u različitim medijima (slajd 7).

Meka i porozna tijela su loši vodiči zvuka. Kako bi zaštitili bilo koju prostoriju od prodora stranih zvukova, zidovi, pod i strop položeni su slojevima materijala koji apsorbiraju zvuk. Takvi materijali su: filc, prešano pluto, porozno kamenje, olovo. Zvučni valovi u takvim slojevima brzo slabe.

Vidimo koliko je zvuk raznolik, okarakterizirajmo ga.

Zvuk koji proizvodi tijelo koje skladno titra naziva se glazbeni ton. Svaki glazbeni ton (do, re, mi, fa, sol, la, si) odgovara određenoj duljini i frekvenciji zvučnog vala (slajd 8).

Naša vilica ima ton A, frekvencije 440 Hz.

Buka je kaotična mješavina harmoničnih zvukova.

Glazbene zvukove (tonove) karakterizira glasnoća i visina, timbar.

Slabi udarac u dršku vilice za ugađanje izazvat će vibracije male amplitude, a mi ćemo čuti tih zvuk.

Jak udarac izazvat će vibracije veće amplitude, čut ćemo glasna buka.

Glasnoća zvuka određena je amplitudom vibracija u zvučnom valu (slajd 9).

Sada ću rotirati 4 diska, koji različite količine zubi Dotaknut ću ove zube razglednicom. Disk s većim zubima ima višu frekvenciju i viši zvuk. Disk s manje zubaca ima manje vibracija i slabiji zvuk.

Visina zvuka određena je frekvencijom zvučnih vibracija. Što je viša frekvencija, to je jači zvuk. (slajd 10)

Najviša nota ljudskog soprana je oko 1300 Hz

Najniži ljudski bas je oko 80 Hz.

Tko ima viši ton - komarac ili bumbar? Što mislite, tko češće maše krilima, komarac ili bumbar?

Boja zvuka je vrsta boje zvuka po kojoj razlikujemo glasove ljudi na različitim instrumentima. (slajd 11).

Svaki složeni glazbeni zvuk sastoji se od niza jednostavnih harmonijskih zvukova. Najniži je glavni. Ostali su veći od njega cijeli broj puta, na primjer 2 ili 3-4 puta. Zovu se prizvuci. Što je više prizvuka umiješano u glavni ton, zvuk će biti bogatiji. Visoki prizvuci dodaju "sjaj" i "svjetlinu" i "metalnost" tonu. Niske daju "snagu" i "sočnost". A.G. Stoletov je napisao: "Jednostavni tonovi koje dobivamo iz naših vilica za ugađanje ne koriste se u glazbi, oni su svježi i bezukusni poput destilirane vode."

Konsolidacija

1. Kako se zove proučavanje zvuka?
2. Na Mjesecu se dogodila jaka eksplozija. Na primjer, vulkanska erupcija. Hoćemo li to čuti na Zemlji?
3. Vibriraju li glasnice na nižoj frekvenciji kod osobe koja pjeva bas ili tenor?
4. Većina insekata proizvodi zvuk dok lete. Što je uzrokovalo?
5. Kako bi ljudi mogli komunicirati na Mjesecu?
6. Zašto se lupaju prilikom provjere kotača vagona tijekom zaustavljanja vlaka?

Domaća zadaća:§34-38. Vježba 30 (br. 2, 3).

Književnost

1. Tečaj fizike, II dio, za Srednja škola/Peryshkin A.V. – M.: Obrazovanje, 1968. – 240 str.
2. Oscilacije i valovi u kolegiju fizike za srednju školu. Priručnik za nastavnike/Orekhov V.P. – M.: Obrazovanje, 1977. – 176 str.
3. Cvrčak za ognjištem/Dickens Ch. – M.: Eksmo, 2003. – 640 str.

Zvuk je uzrokovan mehaničkim vibracijama u elastičnim medijima i tijelima, čije su frekvencije u rasponu od 20 Hz do 20 kHz i koje ljudsko uho može percipirati.

Prema tome, ova mehanička vibracija s navedenim frekvencijama naziva se zvučna i akustična. Nečujne mehaničke vibracije s frekvencijama ispod raspona zvuka nazivaju se infrazvučnim, a s frekvencijama iznad raspona zvuka nazivaju se ultrazvučnim.

Ako se zvučno tijelo, na primjer električno zvono, stavi ispod zvona zračne pumpe, tada će kako se zrak ispumpava zvuk postajati sve slabiji i na kraju potpuno prestati. Prijenos vibracija sa sondirajućeg tijela odvija se kroz zrak. Napomenimo da tijekom svojih oscilacija sondirajuće tijelo naizmjenično komprimira zrak uz površinu tijela i, naprotiv, stvara vakuum u ovom sloju. Dakle, širenje zvuka u zraku počinje fluktuacijama gustoće zraka na površini tijela koje titra.

Glazbeni ton. Glasnoća i visina

Zvuk koji čujemo kada njegov izvor harmonijski titra naziva se glazbeni ton ili kraće ton.

U svakom glazbenom tonu na sluh možemo razlikovati dvije kvalitete: glasnoću i visinu.

Najjednostavnija opažanja uvjeravaju nas da su tonovi svake dane visine određeni amplitudom vibracija. Zvuk vilice za ugađanje postupno nestaje nakon udarca u nju. To se događa zajedno s prigušenjem oscilacija, tj. uz smanjenje njihove amplitude. Jačim udarcem po kamertonskoj vilici, t.j. Dajući titrajima veću amplitudu, čut ćemo glasniji zvuk nego kod slabog udarca. Isto se može primijetiti kod žice i općenito kod bilo kojeg izvora zvuka.

Ako uzmemo nekoliko vilica za ugađanje različitih veličina, neće biti teško rasporediti ih po sluhu prema rastućoj visini tona. Dakle, oni će biti raspoređeni po veličini: najveća vilica za ugađanje daje najniži zvuk, najmanja daje najjači zvuk. Dakle, visina tona određena je frekvencijom titranja. Što je viša frekvencija i, prema tome, kraći period oscilacije, to je jači zvuk koji čujemo.

Akustična rezonancija

Fenomen rezonancije može se uočiti u mehaničkim vibracijama bilo koje frekvencije, posebno u zvučnim vibracijama.

Postavimo dvije jednake vilice za ugađanje jednu do druge, tako da su rupe kutija na koje su postavljene okrenute jedna prema drugoj. Kutije su potrebne jer pojačavaju zvuk viljuški. To se događa zbog rezonancije između vilice za ugađanje i stupaca zraka zatvorenog u kutiji; stoga se kutije nazivaju rezonatori ili rezonantne kutije.

Udarimo jednu od viljuški za ugađanje i onda je prigušimo prstima. Čut ćemo kako zvuči druga kamertonska vilica.

Uzmimo dvije različite vilice za ugađanje, tj. s različitim visinama i ponovite eksperiment. Sada svaka od viljuški za ugađanje više neće reagirati na zvuk druge vilice.

Ovaj rezultat nije teško objasniti. Vibracije jedne vilice za ugađanje djeluju kroz zrak određenom silom na drugu vilicu za ugađanje, uzrokujući njezino prisilno vibriranje. Budući da vilica za ugađanje 1 izvodi harmonijsko titranje, sila koja djeluje na viljušku za ugađanje 2 mijenjat će se prema zakonu harmonijskih oscilacija s frekvencijom vilice za ugađanje 1. Ako je frekvencija sile različita, tada će prisilni titraji biti tako slabi. da ih nećemo čuti.

Zvukovi

Čujemo glazbeni zvuk (notu) kada je vibracija periodična. Na primjer, ovakav zvuk proizvodi žica klavira. Ako pritisnete nekoliko tipki u isto vrijeme, tj. neka zazvuči nekoliko nota, tada će osjećaj glazbenog zvuka ostati, ali će se jasno pojaviti razlika između konsonantnih (ugodnih za uho) i disonantnih (neugodnih) nota. Ispada da su one note čije su periode u omjeru malih brojeva suglasne. Na primjer, konsonancija se dobiva s omjerom perioda 2:3 (kvinta), 3:4 (kvanta), 4:5 (velika terca), itd. Ako su razdoblja povezana kao velike brojke, na primjer 19:23, onda je rezultat disonanca - muzikalan, ali neugodan zvuk. Još više ćemo se udaljiti od periodičnosti oscilacija ako istovremeno pritisnemo više tipki. Zvuk će već biti sličan buci.

Buku karakterizira jaka neperiodičnost oblika oscilacije: ili je to duga oscilacija, ali vrlo složenog oblika (šištanje, škripanje), ili pojedinačne emisije (klikovi, udarci). S ove točke gledišta, šumovi bi također trebali uključivati ​​zvukove izražene suglasnicima (šištavi, labijalni itd.).

U svim slučajevima, vibracije buke sastoje se od ogromnog broja harmoničnih vibracija različitih frekvencija.

Dakle, spektar harmonijske vibracije sastoji se od jedne jedine frekvencije. Za periodičku oscilaciju, spektar se sastoji od skupa frekvencija - glavne i njezinih višekratnika. U konsonantskim konsonancijama imamo spektar koji se sastoji od nekoliko takvih skupova frekvencija, pri čemu su one glavne povezane kao mali cijeli brojevi. U disonantnim konsonancijama osnovne frekvencije više nisu u tako jednostavnim odnosima. Što je više različitih frekvencija u spektru, to smo bliže šumu. Tipični šumovi imaju spektre u kojima postoji iznimno mnogo frekvencija.

Uz pomoć ove video lekcije možete proučavati temu „Izvori zvuka. Zvučne vibracije. Visina, boja, glasnoća." U ovoj lekciji naučit ćete što je zvuk. Također ćemo razmotriti raspone zvučnih vibracija koje percipira ljudski sluh. Utvrdimo što može biti izvor zvuka i koji su uvjeti potrebni za njegovu pojavu. Također ćemo proučavati karakteristike zvuka kao što su visina, boja i glasnoća.

Tema lekcije posvećena je izvorima zvuka i zvučnim vibracijama. Također ćemo govoriti o karakteristikama zvuka - visini, glasnoći i boji boje. Prije nego što govorimo o zvuku, o zvučnim valovima, podsjetimo se da se mehanički valovi šire u elastičnim medijima. Dio longitudinalnih mehaničkih valova koji percipiraju ljudski slušni organi naziva se zvuk, zvučni valovi. Zvuk su mehanički valovi koje percipiraju ljudski slušni organi koji uzrokuju zvučne osjete .

Eksperimenti pokazuju da ljudsko uho i ljudski slušni organi percipiraju vibracije s frekvencijama od 16 Hz do 20 000 Hz. To je raspon koji nazivamo zvukom. Naravno, postoje valovi čija je frekvencija manja od 16 Hz (infrazvuk) i veća od 20 000 Hz (ultrazvuk). Ali ovaj raspon, ove dijelove ljudsko uho ne percipira.

Riža. 1. Čujnost ljudskog uha

Kao što smo rekli, područja infrazvuka i ultrazvuka ne percipiraju ljudski organi sluha. Iako ih mogu percipirati, na primjer, neke životinje i insekti.

Što se dogodilo ? Izvor zvuka može biti bilo koje tijelo koje vibrira na zvučnoj frekvenciji (od 16 do 20 000 Hz)

Riža. 2. Oscilirajuće ravnalo stegnuto u škripcu može biti izvor zvuka.

Okrenimo se iskustvu i pogledajmo kako nastaje zvučni val. Da bismo to učinili, trebamo metalno ravnalo koje ćemo stegnuti u škripac. Sada, kada djelujemo na ravnalo, moći ćemo promatrati vibracije, ali nećemo čuti nikakav zvuk. Pa ipak se oko ravnala stvara mehanički val. Imajte na umu da kada se ravnalo pomakne na jednu stranu, ovdje se formira zračna brtva. U drugom smjeru također postoji pečat. Između ovih brtvi stvara se zračni vakuum. Longitudinalni val - ovo je zvučni val koji se sastoji od zbijanja i razrjeđivanja zraka. Frekvencija titranja ravnala u u ovom slučaju manje od frekvencije zvuka, tako da ne čujemo ovaj val, ovaj zvuk. Na temelju iskustva koje smo upravo promatrali, krajem 18. stoljeća stvorena je naprava nazvana vilica za ugađanje.

Riža. 3. Širenje longitudinalnih zvučnih valova iz vilice za ugađanje

Kao što smo vidjeli, zvuk se javlja kao rezultat vibracija tijela sa zvučnom frekvencijom. Zvučni valovi se šire u svim smjerovima. Mora postojati medij između ljudskog slušnog aparata i izvora zvučnih valova. Ovaj medij može biti plinovit, tekući ili čvrst, ali to moraju biti čestice koje mogu prenositi vibracije. Proces prijenosa zvučnih valova mora se nužno dogoditi tamo gdje postoji materija. Ako nema tvari, nećemo čuti nikakav zvuk.

Da bi zvuk postojao potrebno je:

1. Izvor zvuka

2. Srijeda

3. Slušni aparat

4. Frekvencija 16-20000Hz

5. Intenzitet

Sada prijeđimo na raspravu o karakteristikama zvuka. Prvi je smola. Visina zvuka - karakteristika koja je određena frekvencijom oscilacija. Što je viša frekvencija tijela koje proizvodi vibracije, to će zvuk biti jači. Pogledajmo ponovno ravnalo u škripcu. Kao što smo već rekli, vidjeli smo vibracije, ali nismo čuli nikakav zvuk. Ako sada skratimo duljinu ravnala, čut ćemo zvuk, ali će biti mnogo teže vidjeti vibracije. Pogledajte liniju. Ako sada djelujemo na njega, nećemo čuti nikakav zvuk, ali ćemo promatrati vibracije. Skratimo li ravnalo, čut ćemo zvuk određene visine. Duljinu ravnala možemo još i skratiti, tada ćemo čuti zvuk još veće visine (frekvencije). Istu stvar možemo primijetiti i kod zvučnih vilica. Ako uzmemo veliku viljušku za ugađanje (također nazvanu pokazna vilica) i udarimo po nožicama takve vilice, možemo primijetiti vibraciju, ali nećemo čuti zvuk. Ako uzmemo drugu viljušku za ugađanje, onda kada je udarimo čut ćemo određeni zvuk. I sljedeća viljuška za ugađanje, prava vilica za ugađanje, koja služi za ugađanje glazbeni instrumenti. Proizvodi zvuk koji odgovara noti A ili, kako se još kaže, 440 Hz.

Sljedeća karakteristika je boja zvuka. Timbar zove se boja zvuka. Kako se ova karakteristika može ilustrirati? Timbar je razlika između dva ista zvuka koja izvode različita glazbala. Svi znate da imamo samo sedam nota. Ako čujemo istu notu A sviranu na violini i klaviru, možemo ih razlikovati. Odmah možemo reći koji je instrument stvorio ovaj zvuk. Upravo ova značajka - boja zvuka - karakterizira timbar. Mora se reći da timbar ovisi o tome koje se zvučne vibracije reproduciraju, osim o osnovnom tonu. Činjenica je da su proizvoljne zvučne vibracije prilično složene. Sastoje se od niza pojedinačnih vibracija, kažu vibracijski spektar. Upravo reprodukcija dodatnih vibracija (pretonova) karakterizira ljepotu zvuka određenog glasa ili instrumenta. Timbar jedna je od glavnih i najsvjetlijih manifestacija zvuka.

Druga karakteristika je volumen. Jačina zvuka ovisi o amplitudi vibracija. Pogledajmo i uvjerimo se da je glasnoća povezana s amplitudom vibracija. Dakle, uzmimo viljušku. Učinimo sljedeće: ako slabo udarate po viljušci, amplituda vibracija bit će mala i zvuk će biti tih. Ako sada jače udarite po kamertonu, zvuk će biti mnogo glasniji. To je zbog činjenice da će amplituda oscilacija biti mnogo veća. Percepcija zvuka je subjektivna stvar, ovisi o tome kakav slušni aparat koristi i kako se osoba osjeća.

Popis dodatne literature:

Je li vam zvuk toliko poznat? // Quantum. - 1992. - br. 8. - str. 40-41. Kikoin A.K. OKO glazbeni zvukovi i njihovi izvori // Quantum. - 1985. - br. 9. - str. 26-28. Elementarni udžbenik fizike. ur. G.S. Landsberg. T. 3. - M., 1974.

Zvuk su zvučni valovi koji uzrokuju vibracije sitnih čestica zraka, drugih plinova te tekućih i krutih medija. Zvuk može nastati samo tamo gdje postoji tvar, bez obzira u kojem je agregatnom stanju. U uvjetima vakuuma, gdje nema medija, zvuk se ne širi, jer nema čestica koje djeluju kao distributeri zvučnih valova. Na primjer, u svemiru. Zvuk se može modificirati, mijenjati, pretvarajući se u druge oblike energije. Tako se zvuk pretvoren u radiovalove ili električnu energiju može prenositi na udaljenosti i snimati na informacijske medije.

Zvučni val

Kretanje objekata i tijela gotovo uvijek uzrokuje fluktuacije u okolini. Nije važno je li voda ili zrak. Tijekom tog procesa počinju titrati i čestice medija na koje se prenose titraji tijela. Nastaju zvučni valovi. Štoviše, pokreti se izvode u smjeru naprijed i natrag, postupno zamjenjujući jedni druge. Stoga je zvučni val longitudinalan. U njemu nikada nema bočnog pomicanja gore-dolje.

Karakteristike zvučnih valova

Kao i svaki fizikalni fenomen, oni imaju svoje veličine, uz pomoć kojih se mogu opisati svojstva. Glavne karakteristike zvučnog vala su njegova frekvencija i amplituda. Prva vrijednost pokazuje koliko se valova formira u sekundi. Drugi određuje snagu vala. Niskofrekventni zvukovi imaju niske frekvencijske vrijednosti i obrnuto. Frekvencija zvuka se mjeri u hercima, a ako prelazi 20 000 Hz, tada se javlja ultrazvuk. Brojni su primjeri niskofrekventnih i visokofrekventnih zvukova u prirodi i svijetu oko nas. Cvrkut slavuja, tutnjava grmljavine, huk planinske rijeke i drugi, sve su to različite zvučne frekvencije. Amplituda vala izravno ovisi o tome koliko je glasan zvuk. Glasnoća se pak smanjuje s udaljenošću od izvora zvuka. Prema tome, što je val dalje od epicentra, to je manja amplituda. Drugim riječima, amplituda zvučnog vala opada s udaljenošću od izvora zvuka.

Brzina zvuka

Ovaj pokazatelj zvučnog vala izravno ovisi o prirodi medija u kojem se širi. I vlažnost i temperatura zraka ovdje igraju značajnu ulogu. U prosječnim vremenskim uvjetima brzina zvuka je otprilike 340 metara u sekundi. U fizici postoji nešto poput nadzvučne brzine, koja je uvijek veća od brzine zvuka. Ovo je brzina kojom zvučni valovi putuju kada se zrakoplov kreće. Avion se kreće nadzvučnom brzinom i čak nadmašuje zvučne valove koje stvara. Zbog postupnog povećanja tlaka iza zrakoplova nastaje udarni val zvuka. Mjerna jedinica za ovu brzinu je zanimljiva i malo ljudi je zna. Zove se Mach. Mach 1 jednak je brzini zvuka. Ako val putuje brzinom od 2 Macha, tada putuje dvostruko brže od brzine zvuka.

Zvukovi

U ljudskom svakodnevnom životu prisutna je stalna buka. Razina buke mjeri se u decibelima. Kretanje automobila, vjetar, šuštanje lišća, preplitanje ljudskih glasova i drugi zvučni šumovi naši su svakodnevni pratioci. Ali na takve zvukove slušni analizator osoba ima sposobnost naviknuti se na to. No, postoje i fenomeni s kojima se čak ni adaptivne sposobnosti ljudskog uha ne mogu nositi. Na primjer, buka koja prelazi 120 dB može izazvati bol. Najglasnija životinja je plavi kit. Kada proizvodi zvukove, čuje se i više od 800 kilometara.

Jeka

Kako nastaje jeka? Ovdje je sve vrlo jednostavno. Zvučni val ima sposobnost odbijanja od različitih površina: od vode, od kamena, od zidova u praznoj prostoriji. Ovaj val se vraća nama, pa čujemo sekundarni zvuk. Nije tako jasan kao izvorni jer se dio energije u zvučnom valu rasprši dok putuje prema prepreci.

Eholokacija

Refleksija zvuka koristi se u razne praktične svrhe. Na primjer, eholokacija. Temelji se na činjenici da je uz pomoć ultrazvučnih valova moguće odrediti udaljenost do objekta od kojeg se ti valovi reflektiraju. Izračuni se rade mjerenjem vremena potrebnog ultrazvuku da putuje do mjesta i vrati se. Mnoge životinje imaju sposobnost eholokacije. Na primjer, šišmiši i dupini ga koriste za traženje hrane. Eholokacija je pronašla još jednu primjenu u medicini. Prilikom pregleda ultrazvukom nastaje slika unutarnji organi osoba. Osnova ove metode je da se ultrazvuk, ulazeći u medij koji nije zrak, vraća natrag, stvarajući tako sliku.

Zvučni valovi u glazbi

Zašto glazbeni instrumenti proizvode određene zvukove? Drndanje gitare, klavir, niski tonovi bubnjeva i truba, šarmantan tanki glas flaute. Svi ti i mnogi drugi zvukovi nastaju zbog vibracija zraka ili, drugim riječima, zbog pojave zvučnih valova. Ali zašto je zvuk glazbenih instrumenata tako raznolik? Ispostavilo se da to ovisi o nekoliko čimbenika. Prvi je oblik alata, drugi je materijal od kojeg je napravljen.

Pogledajmo ovo na primjeru gudačkih instrumenata. One postaju izvor zvuka kada se dotaknu žice. Kao rezultat toga, počinju oscilirati i slati okoliš različite zvukove. Nizak zvuk bilo kojeg žičanog instrumenta posljedica je veće debljine i duljine žice, kao i slabosti njezine napetosti. I obrnuto, što je žica čvršće nategnuta, što je tanja i kraća, to je zvuk koji se dobiva kao rezultat sviranja viši.

Radnja mikrofona

Temelji se na pretvaranju energije zvučnog vala u električnu energiju. U ovom slučaju, trenutna snaga i priroda zvuka izravno ovise. Unutar svakog mikrofona nalazi se tanka metalna ploča. Kada je izložen zvuku, počinje izvoditi oscilatorna kretanja. Spirala na koju je spojena ploča također vibrira, što rezultira struja. Zašto se on pojavljuje? To je zato što mikrofon također ima ugrađene magnete. Kada spirala oscilira između svojih polova, stvara se električna struja koja ide duž spirale, a zatim do zvučnog stupa (razglas) ili do opreme za snimanje na informacijski medij (kazeta, disk, računalo). Usput, mikrofon u telefonu ima sličnu strukturu. Ali kako mikrofoni rade na fiksnoj liniji i mobitel? Početna faza im je ista – zvuk ljudski glas prenosi svoje vibracije na ploču mikrofona, tada sve ide prema gore opisanom scenariju: spirala, koja pri kretanju zatvara dva pola, stvara se struja. Što je sljedeće? S fiksnim telefonom sve je više-manje jasno - baš kao u mikrofonu, zvuk, pretvoren u električnu struju, prolazi kroz žice. Ali što je s mobitelom ili, na primjer, walkie-talkiejem? U tim slučajevima zvuk se pretvara u energiju radiovalova i udara u satelit. To je sve.

Fenomen rezonancije

Ponekad se stvaraju uvjeti kada amplituda oscilacija fizičko tijelo naglo se povećava. To se događa zbog konvergencije vrijednosti frekvencije prisilnih oscilacija i prirodne frekvencije oscilacija objekta (tijela). Rezonancija može biti i korisna i štetna. Na primjer, da bi se automobil izvukao iz rupe, on se pokreće i gura naprijed-natrag kako bi se izazvala rezonancija i dala automobilu inerciju. Ali bilo je i slučajeva negativne posljedice rezonancija. Na primjer, u Sankt Peterburgu se prije stotinjak godina srušio most pod vojnicima koji su marširali u slogi.