Această lecție evidențiază subiectul unde sonore". În această lecție vom continua să studiem acustica. În primul rând, repetăm definiția undelor sonore, apoi luăm în considerare intervalele de frecvență ale acestora și ne familiarizăm cu conceptul undelor ultrasonice și infrasonice. De asemenea, vom discuta despre proprietățile undelor sonore în diverse medii și vom afla ce caracteristici au acestea. .
Unde sonore - acestea sunt vibrații mecanice care, propagăndu-se și interacționând cu organul auzului, sunt percepute de o persoană (Fig. 1).
Orez. 1. Unda sonoră
Secțiunea care se ocupă de aceste unde în fizică se numește acustică. Profesia oamenilor care sunt numiți în mod obișnuit „ascultători” este acustica. O undă sonoră este o undă care se propagă într-un mediu elastic, este o undă longitudinală, iar când se propagă într-un mediu elastic, alternează compresia și rarefacția. Se transmite în timp pe o distanţă (Fig. 2).
Orez. 2. Propagarea unei unde sonore
Undele sonore includ astfel de vibrații care sunt efectuate cu o frecvență de 20 până la 20.000 Hz. Aceste frecvențe corespund unor lungimi de undă de 17 m (pentru 20 Hz) și 17 mm (pentru 20.000 Hz). Acest interval va fi numit sunet audibil. Aceste lungimi de undă sunt date pentru aer, viteza de propagare a sunetului în care este egală cu.
Există, de asemenea, astfel de game în care sunt angajați acusticienii - infrasonice și ultrasonice. Infrasonice sunt cele care au o frecvență mai mică de 20 Hz. Iar cele cu ultrasunete sunt cele care au o frecvență mai mare de 20.000 Hz (Fig. 3).
Orez. 3. Domenii de unde sonore
Fiecare persoană educată trebuie să navigheze în gama de frecvență a undelor sonore și să știe că dacă merge la o ecografie, atunci imaginea de pe ecranul computerului va fi construită cu o frecvență mai mare de 20.000 Hz.
Ecografie - Acestea sunt unde mecanice asemănătoare undelor sonore, dar cu o frecvență de la 20 kHz la un miliard de herți.
Se numesc unde cu o frecvență mai mare de un miliard de herți hipersonic.
Ultrasunetele sunt folosite pentru a detecta defectele pieselor turnate. Un flux de semnale ultrasonice scurte este direcționat către piesa testată. În acele locuri în care nu există defecte, semnalele trec prin piesă fără a fi înregistrate de receptor.
Dacă există o fisură, cavitate de aer sau altă neomogenitate în piesă, atunci semnalul ultrasonic este reflectat din aceasta și, revenind, intră în receptor. O astfel de metodă se numește detectarea defectelor cu ultrasunete.
Alte exemple de utilizare a ultrasunetelor sunt dispozitivele ecografie, aparate cu ultrasunete, terapie cu ultrasunete.
Infrasunete - unde mecanice asemănătoare undelor sonore, dar cu o frecvență mai mică de 20 Hz. Ele nu sunt percepute de urechea umană.
Sursele naturale de unde infrasonice sunt furtunile, tsunami-urile, cutremurele, uraganele, erupțiile vulcanice, furtunile.
Infrasunetele sunt, de asemenea, unde importante care sunt folosite pentru a vibra suprafața (de exemplu, pentru a distruge unele obiecte mari). Lansăm infrasunetele în sol - și solul este zdrobit. Unde se foloseste asta? De exemplu, în minele de diamante, unde preiau minereu care conține componente de diamant și îl zdrobesc în particule mici pentru a găsi aceste incluziuni de diamant (Fig. 4).
Orez. 4. Aplicarea infrasunetelor
Viteza sunetului depinde de condițiile de mediu și de temperatură (Fig. 5).
Orez. 5. Viteza de propagare a undelor sonore în diverse medii
Vă rugăm să rețineți: în aer, viteza sunetului este egală cu , în timp ce viteza crește cu . Dacă sunteți cercetător, atunci astfel de cunoștințe vă pot fi utile. Puteți chiar să veniți cu un fel de senzor de temperatură care va detecta discrepanțe de temperatură prin schimbarea vitezei sunetului în mediu. Știm deja că, cu cât mediul este mai dens, cu atât interacțiunea dintre particulele mediului este mai gravă, cu atât unda se propagă mai repede. Am discutat acest lucru în ultimul paragraf folosind exemplul de uscat și aer aer umed. Pentru apă, viteza de propagare a sunetului. Dacă creați o undă sonoră (ciocăniți pe un diapazon), atunci viteza de propagare a acesteia în apă va fi de 4 ori mai mare decât în aer. Pe apă, informațiile vor ajunge de 4 ori mai repede decât pe calea aerului. Și chiar mai rapid în oțel: 
(Fig. 6).
Orez. 6. Viteza de propagare a unei unde sonore
Știți din epopee că Ilya Muromets a folosit (și toți eroii și oamenii obișnuiți ruși și băieții din Consiliul Militar Revoluționar al lui Gaidar), au folosit foarte mult mod interesant detectarea unui obiect care se apropie, dar este încă departe. Sunetul pe care îl scoate când se mișcă nu este încă audibil. Ilya Muromets, cu urechea la pământ, o aude. De ce? Deoarece sunetul este transmis pe teren solid cu o viteză mai mare, ceea ce înseamnă că va ajunge mai repede la urechea lui Ilya Muromets, iar el se va putea pregăti pentru a întâlni inamicul.
Cele mai interesante unde sonore sunt sunetele și zgomotele muzicale. Ce obiecte pot crea unde sonore? Dacă luăm o sursă de undă și un mediu elastic, dacă facem sursa de sunet să vibreze armonic, atunci vom avea o undă sonoră minunată, care se va numi sunet muzical. Aceste surse de unde sonore pot fi, de exemplu, corzile unei chitare sau ale unui pian. Aceasta poate fi o undă sonoră care este creată în golul conductei de aer (organ sau conductă). Din lecțiile de muzică știi notele: do, re, mi, fa, salt, la, si. În acustică se numesc tonuri (Fig. 7).
Orez. 7. Tonuri muzicale
Toate articolele care pot emite tonuri vor avea caracteristici. Cum diferă ele? Ele diferă în lungime de undă și frecvență. Dacă aceste unde sonore nu sunt create de corpuri care sună armonic sau nu sunt conectate într-o piesă orchestrală comună, atunci un astfel de număr de sunete va fi numit zgomot.
Zgomot- fluctuaţii aleatorii de natură fizică variată, caracterizate prin complexitatea structurii temporale şi spectrale. Conceptul de zgomot este cotidian și este fizic, ele sunt foarte asemănătoare și, prin urmare, îl introducem ca un obiect important de luat în considerare.
Să trecem la estimări cantitative unde sonore. Care sunt caracteristicile undelor sonore muzicale? Aceste caracteristici se aplică exclusiv vibrațiilor armonice ale sunetului. Asa de, volumul sunetului. Ce determină volumul unui sunet? Luați în considerare propagarea unei unde sonore în timp sau oscilațiile unei surse de unde sonore (Fig. 8).
Orez. 8. Volumul sunetului
În același timp, dacă nu am adăugat mult sunet la sistem (apăsați ușor pe tasta pian, de exemplu), atunci va fi un sunet liniștit. Dacă cu voce tare, ridicând mâna sus, numim acest sunet apăsând tasta, vom obține un sunet puternic. De ce depinde? Sunetele silențioase au mai puține vibrații decât sunet puternic.
Următoarea caracteristică importantă sunet muzical si oricare altul înălţime. Ce determină înălțimea unui sunet? Tonul depinde de frecvență. Putem face sursa să oscileze frecvent sau o putem face să oscileze nu foarte repede (adică să facă mai puține oscilații pe unitatea de timp). Luați în considerare intervalul de timp al sunetului înalt și scăzut de aceeași amplitudine (Fig. 9).
Orez. 9. Pitch
Se poate trage o concluzie interesantă. Dacă o persoană cântă în bas, atunci sursa sa de sunet (acestea sunt corzile vocale) fluctuează de câteva ori mai lent decât cea a unei persoane care cântă soprană. În al doilea caz, corzile vocale vibrează mai des, prin urmare, mai des provoacă focare de compresie și rarefiere în propagarea undei.
Mai este unul caracteristică interesantă undele sonore, pe care fizicienii nu le studiază. Acest timbru. Cunoști și distingi cu ușurință aceeași piesă muzicală cântată la balalaika sau la violoncel. Care este diferența dintre aceste sunete sau această performanță? La începutul experimentului, le-am cerut persoanelor care produc sunete să le facă aproximativ aceeași amplitudine, astfel încât volumul sunetului să fie același. Este ca și în cazul unei orchestre: dacă nu este nevoie să scoți în evidență un instrument, toți cântă aproximativ la fel, cu aceeași forță. Deci timbrul balalaikei și al violoncelului este diferit. Dacă am desena sunetul care este extras dintr-un instrument, din altul, folosind diagrame, atunci acestea ar fi la fel. Dar puteți distinge cu ușurință aceste instrumente după sunetul lor.
Un alt exemplu al importanței timbrului. Imaginează-ți doi cântăreți care au absolvit aceeași școală de muzică cu aceiași profesori. Au studiat la fel de bine cu cinci. Din anumite motive, unul devine un interpret remarcabil, în timp ce celălalt este nemulțumit de cariera sa toată viața. De fapt, acest lucru este determinat numai de instrumentul lor, care provoacă doar vibrații ale vocii în mediu, adică vocile lor diferă ca timbru.
Bibliografie
- Sokolovici Yu.A., Bogdanova G.S. Fizica: o carte de referință cu exemple de rezolvare a problemelor. - redistribuire ediția a 2-a. - X .: Vesta: editura „Ranok”, 2005. - 464 p.
- Peryshkin A.V., Gutnik E.M., Fizică. Clasa a 9-a: manual pentru învățământul general. instituții / A.V. Peryshkin, E.M. Gutnik. - Ed. a XIV-a, stereotip. - M.: Butard, 2009. - 300 p.
- Portalul de internet „eduspb.com” ()
- Portalul de internet „msk.edu.ua” ()
- Portalul de internet „class-fizika.narod.ru” ()
Teme pentru acasă
- Cum se propaga sunetul? Care poate fi sursa sunetului?
- Poate sunetul să călătorească în spațiu?
- Fiecare val care ajunge la urechea omului este perceput de el?
Sunt multe în jurul nostru surse de sunet: instrumente muzicale și tehnice, corzi vocale umane, valurile mării, vânt și altele. sunet sau altfel unde sonore- acestea sunt vibrații mecanice ale mediului cu frecvențe de 16 Hz - 20 kHz(a se vedea § 11-a).
Luați în considerare experiența. Așezând un ceas cu alarmă pe o pernă sub clopoțelul unei pompe de aer, vom observa că ticăitul va deveni mai silențios, dar va fi în continuare audibil. După ce am scos aerul de sub clopot, nu vom mai auzi sunetul. Această experiență confirmă că sunetul se propagă prin aer și nu se propagă în vid.
Viteza sunetului în aer este relativ mare: se află în intervalul de la 300 m/s la –50°С până la 360 m/s la +50°С. Aceasta este de 1,5 ori mai mare decât viteza aeronavelor de pasageri. Sunetul circulă mult mai repede în lichide și în interior solide- și mai rapid. Într-o șină de oțel, de exemplu, viteza sunetului este de » 5000 m/s.
Priviți graficele fluctuațiilor presiunii aerului la gura unei persoane care cântă sunetele „A” și „O”. După cum puteți vedea, oscilațiile sunt complexe, constând din mai multe oscilații care se suprapun. În același timp, clar vizibil fluctuații de bază, a cărui frecvență este aproape independentă de sunetul rostit. Pentru o voce masculină, aceasta este de aproximativ 200 Hz, pentru o voce feminină - 300 Hz.
l max = 360 m/s: 200 Hz » 2 m, l min = 300 m/s: 300 Hz » 1 m.
Deci, lungimea undei sonore a vocii depinde de temperatura aerului și de frecvența fundamentală a vocii. Amintindu-ne de cunoștințele noastre despre difracție, vom înțelege de ce vocile oamenilor se aud în pădure, chiar dacă sunt obstrucționate de copaci: sunete cu lungimi de undă de 1–2 m se îndoaie ușor în jurul trunchiurilor de copaci care au diametrul mai mic de un metru.
Să facem un experiment care să confirme că sursele de sunet sunt într-adevăr corpuri oscilante.
Să luăm dispozitivul furculiţă- o praștie metalică montată pe o cutie fără perete frontal pentru o mai bună radiație a undelor sonore. Dacă loviți capetele diapazonului cu un ciocan, acesta va scoate un sunet „curat”, numit tonul muzical(de exemplu, nota „la” a primei octave cu o frecvență de 440 Hz). Să mutam un diapazon care sună la o minge ușoară pe un fir și va sări imediat în lateral. Acest lucru se întâmplă tocmai din cauza fluctuațiilor frecvente ale capetelor praștii diapazonului.
Motivele de care depinde frecvența vibrațiilor unui corp sunt elasticitatea și dimensiunea acestuia. Cum marime mai mare corp, cu atât frecvența este mai mică. Prin urmare, de exemplu, elefanții cu corzi vocale mari emit sunete de joasă frecvență (bas), iar șoarecii, ale căror corzi vocale sunt mult mai mici, emit sunete de înaltă frecvență (scârțâit).
Nu numai modul în care va suna corpul, ci și modul în care va capta sunetele și va răspunde la acestea depinde de elasticitate și dimensiune. Fenomenul de creștere bruscă a amplitudinii oscilațiilor atunci când frecvența unei influențe externe coincide cu frecvența naturală a corpului se numește rezonanţă (lat. „în mod rezonabil” - răspund). Să facem un experiment pentru a observa rezonanța.
Să punem două diapazonuri identice unul lângă altul, întorcându-le unul spre celălalt pe acele laturi ale cutiilor unde nu există pereți. Loviți diapazonul din stânga cu un ciocan. Într-o secundă, îl vom înăbuși cu mâna. Vom auzi că sună al doilea diapazon, pe care nu l-am lovit. Se spune că diapazonul potrivit rezonează adică captează energia undelor sonore din diapazonul stâng, drept urmare crește amplitudinea propriilor oscilații.
Surse de sunet.
Vibrații sonore
Schița lecției.
1. Moment organizatoric
Buna baieti! Lecția noastră are o aplicație practică largă în practica de zi cu zi. Prin urmare, răspunsurile tale vor depinde de observația în viață și de capacitatea de a-ți analiza observațiile.
2. Repetarea cunoștințelor de bază.
Diapozitivele nr. 1, 2, 3, 4, 5 sunt afișate pe ecranul proiectorului (Anexa 1).
Băieți, în fața voastră este un puzzle de cuvinte încrucișate, prin rezolvarea căruia veți învăța cuvântul cheie al lecției.
Primul fragment: Numiți un fenomen fizic
Al doilea fragment: denumește procesul fizic
Al 3-lea fragment: denumește mărimea fizică
Al 4-lea fragment: denumește dispozitivul fizic
R | Z | H | ||||||||
ÎN | ||||||||||
La | ||||||||||
LA |
Acordați atenție cuvântului evidențiat. Acest cuvânt este „SUNET”, este cuvântul cheie al lecției. Lecția noastră este dedicată sunetului și vibrațiilor sonore. Deci, tema lecției este „Surse de sunet. Vibrații sonore". În lecție, veți învăța care este sursa sunetului, ce sunt vibrațiile sonore, apariția lor și unele aplicații practice in viata ta.
3. Explicarea materialului nou.
Să facem un experiment. Scopul experimentului: de a afla cauzele sunetului.
Experiență cu o riglă metalică(Anexa 2).
Ce ai observat? Care poate fi concluzia?
Concluzie: un corp care vibrează creează sunet.
Să facem următorul experiment. Scopul experimentului: de a afla dacă sunetul este întotdeauna creat de un corp care vibra.
Dispozitivul pe care îl vezi în fața ta se numește furculiţă.
Experimentează cu un diapazon și o minge de tenis atârnată pe un fir(Anexa 3) .
Auzi sunetul pe care îl face diapazonul, dar vibrațiile diapazonului nu sunt vizibile. Pentru a ne asigura că diapazonul oscilează, să-l mutăm cu atenție într-o bilă umbrită suspendată pe un fir și să vedem că vibrațiile diapazonului sunt transmise bilei, care a intrat în mișcare periodică.
Concluzie: sunetul este generat de orice corp care vibra.
Trăim într-un ocean de sunete. Sunetul este produs de surse sonore. Există atât surse de sunet artificiale, cât și naturale. LA sursele naturale sunet se referă corzi vocale (Anexa 1 - slide nr. 6) Aerul pe care îl respirăm iese din plămâni Căile aerieneîn laringe. Laringele contine corzile vocale. Sub presiunea aerului expirat, ele încep să oscileze. Rolul rezonatorului este jucat de gura și nas, precum și de piept. Pentru vorbirea articulată, pe lângă corzile vocale, sunt necesare și limba, buzele, obrajii, palatul moale și epiglota.
Sursele naturale de sunet includ și bâzâitul unui țânțar, al unei muște, al unei albine ( aripi care bateau).
Întrebare:ceea ce creează sunetul.
(Aerul din balon este sub presiune atunci când este comprimat. Apoi, se extinde dramatic și creează o undă sonoră.)
Deci, sunetul creează nu numai un corp oscilant, ci și un corp în expansiune bruscă. Este evident că în toate cazurile de apariție a sunetului, straturile de aer se mișcă, adică apare o undă sonoră.
Unda sonoră este invizibilă, poate fi doar auzită și înregistrată și de dispozitivele fizice. Pentru a înregistra și a studia proprietățile unei unde sonore, folosim un computer, care este în prezent utilizat pe scară largă de către fizicieni pentru cercetare. Pe computer este instalat un program special de cercetare și este conectat un microfon care preia vibrațiile sonore (Anexa 4). Priveste la ecran. Pe ecran vezi reprezentare grafică vibratie sonora. Ce este această diagramă? (sinusoid)
Să experimentăm cu un diapazon cu o penă. Loviți diapazonul cu un ciocan de cauciuc. Elevii văd vibrațiile diapazonului, dar nu aud sunetul.
Întrebare:De ce există vibrații, dar nu auzi sunetul?
Se pare, băieți, urechea umană percepe intervale de sunet cuprinse între 16 Hz și Hz, acesta este un sunet audibil.
Ascultați-le prin computer și surprindeți schimbarea frecvențelor intervalului (Anexa 5). Acordați atenție modului în care se modifică forma sinusoidei odată cu modificarea frecvenței vibrațiilor sonore (perioada de oscilație scade și, prin urmare, crește frecvența).
Există sunete care sunt inaudibile de urechea umană. Acestea sunt infrasunetele (gamă de oscilație mai mică de 16 Hz) și ultrasunetele (gamă mai mare de Hz). Vedeți schema intervalelor de frecvență pe tablă, desenați-o într-un caiet (Anexa 5). Explorând infra și ultrasunete, oamenii de știință au descoperit multe caracteristici interesante aceste unde sonore. Despre acestea fapte interesante ne vor spune colegii tăi (Anexa 6).
4. Consolidarea materialului studiat.
Pentru a consolida materialul studiat în lecție, vă sugerez să jucați jocul ADEVAR-FALS. Am citit situația și tu ții un semn ADEVĂRAT sau FALS și explici răspunsul.
Întrebări. 1. Este adevărat că orice corp care vibra este sursa sunetului? (dreapta).
2. Este adevărat că muzica sună mai tare într-o sală plină de oameni decât într-una goală? (incorect, deoarece sala goală acționează ca un rezonator pentru vibrații).
3. Este adevărat că un țânțar își bate din aripi mai repede decât un bondar? (adevărat, deoarece sunetul produs de țânțar este mai mare, prin urmare, frecvența oscilațiilor aripilor este și ea mai mare).
4. Este adevărat că vibrațiile unui diapază care sună se deteriorează mai repede dacă piciorul acestuia este așezat pe o masă? (corect, deoarece vibrațiile diapazonului se transmit la masă).
5. Este adevărat că liliecii vezi cu sunet? (corect, deoarece liliecii emit ultrasunete și apoi ascultă semnalul reflectat).
6. Este adevărat că unele animale „prevăd” un cutremur folosind infrasunetele? (Așa este, de exemplu, elefanții simt un cutremur în câteva ore și sunt extrem de entuziasmați în același timp).
7. Este adevărat că infrasunetele cauzează probleme mentaleîn oameni? (așa e, în Marsilia (Franța) lângă centru științific s-a construit o mică fabrică. La scurt timp după lansarea sa într-unul dintre laboratoare stiintifice a descoperit fenomene ciudate. După ce a stat în camera ei câteva ore, cercetătorul a devenit absolut prost: cu greu putea rezolva nici măcar o problemă simplă).
Și în concluzie, vă sugerez să obțineți cuvintele cheie ale lecției din literele tăiate, rearanjandu-le.
KVZU - SUNET
RAMTNOKE - diapazon
TRAKZUVLU - ECOGRAFIE
FRAKVZUNI - INFRAZOUND
OKLABEINJA - VASCULAȚII
5. Rezumatul lecției și temele.
Rezultatele lecției. În lecție, am aflat că:
Că orice corp care vibrează creează sunet;
Sunetul se propagă prin aer sub formă de unde sonore;
Sunetele sunt audibile și inaudibile;
Ultrasunetele este un sunet inaudibil a cărui frecvență de oscilație este mai mare de 20 kHz;
Infrasunetele este un sunet inaudibil cu o frecvență de oscilație sub 16 Hz;
Ultrasunetele sunt utilizate pe scară largă în știință și tehnologie.
Teme pentru acasă:
1. §34, ex. 29 (Peryshkin 9 celule)
2. Continuați să raționați:
Aud sunetul: a) muște; b) un obiect scăpat; c) furtuni, deoarece ....
Nu aud sunetul: a) de la un porumbel cățărător; b) de la un vultur care se înălță pe cer, pentru că...
Ramura fizicii care se ocupă de vibrațiile sonore se numește acustică.
Urechea umană este proiectată în așa fel încât să perceapă vibrațiile cu o frecvență de 20 Hz până la 20 kHz ca sunet. Frecvențele joase (sunetul de la o tobă sau o țeavă de orgă) sunt percepute de ureche ca note de bas. Fluierul sau scârțâitul unui țânțar corespunde frecvențelor înalte. Se numesc oscilații cu o frecvență sub 20 Hz infrasunete, și cu o frecvență de peste 20 kHz - ecografie. O persoană nu aude astfel de vibrații, dar există animale care aud infrasunetele provenind de la Scoarta terestraînainte de cutremur. Auzindu-le, animalele părăsesc zona periculoasă.
În muzică, frecvențele acustice corespund dar acolo. Nota „la” a octavei principale (tasta C) corespunde unei frecvențe de 440 Hz. Nota „la” a următoarei octave corespunde unei frecvențe de 880 Hz. Și astfel toate celelalte octave diferă ca frecvență de exact de două ori. În cadrul fiecărei octave se disting 6 tonuri sau 12 semitonuri. Fiecare ton are o frecvență de yf2~ 1,12 diferit de frecvența tonului anterior, fiecare semiton diferă de precedenta prin „$2. Vedem că fiecare frecvență următoare diferă de anterioară nu de câțiva Hz, ci de același număr de ori. O astfel de scară se numește logaritmic, deoarece distanța egală dintre tonuri va fi exact pe scara logaritmică, unde nu este reprezentată valoarea în sine, ci logaritmul acesteia.
Dacă sunetul corespunde unei frecvențe v (sau cu = 2tcv), atunci se numește armonic, sau monocromatic. Sunetele pur armonice sunt rare. Aproape întotdeauna, sunetul conține un set de frecvențe, adică spectrul său (a se vedea secțiunea 8 a acestui capitol) este complex. Vibrațiile muzicale conțin întotdeauna tonul fundamental cco \u003d 2n / T, unde T este perioada și un set de armonizări 2 (Oo, Zco 0, 4coo etc. Un set de armonizări care indică intensitățile lor în muzică se numește timbru. Diferit instrumente muzicale, cântăreți diferiți care iau aceeași notă au un timbru diferit. Acest lucru le oferă culori diferite.
Este posibil și un amestec de frecvențe non-multiple. În muzica clasică europeană, acest lucru este considerat disonant. Cu toate acestea, este folosit în muzica modernă. Se folosește chiar și mișcarea lentă a oricăror frecvențe în direcția creșterii sau scăderii (ukulele).
În sunetele non-muzicale, este posibilă orice combinație de frecvențe din spectru și schimbarea lor în timp. Spectrul unor astfel de sunete poate fi continuu (vezi secțiunea 8). Dacă intensitățile pentru toate frecvențele sunt aproximativ aceleași, atunci un astfel de sunet se numește „zgomot alb” (termenul este luat din optică, unde culoare alba este totalitatea tuturor frecvențelor).
Sunetele vorbirii umane sunt foarte complexe. Au un spectru complex care se schimbă rapid în timp atunci când pronunță un singur sunet, cuvânt și frază întreagă. Acest lucru oferă sunetelor vorbirii intonații și accente diferite. Ca urmare, este posibil să distingem o persoană de alta prin voce, chiar dacă pronunță aceleași cuvinte.
Să trecem la luarea în considerare a fenomenelor sonore.
Lumea sunetelor care ne înconjoară este diversă - vocile oamenilor și ale muzicii, cântatul păsărilor și bâzâitul albinelor, tunetul în timpul unei furtuni și zgomotul pădurii în vânt, sunetul mașinilor, avioanelor și altor obiecte care trec. .
Fiţi atenți!
Sursele de sunet sunt corpuri care vibrează.
Exemplu:
Fixăm o riglă metalică elastică într-o menghină. Dacă partea sa liberă, a cărei lungime este aleasă într-un anumit mod, este adusă în mișcare oscilativă, atunci rigla va emite un sunet (Fig. 1).
Astfel, rigla oscilantă este sursa sunetului.
Luați în considerare imaginea unui șir care sună, ale cărui capete sunt fixe (Fig. 2). Contururile neclare ale acestui șir și îngroșarea aparentă din mijloc indică faptul că șirul vibrează.
Dacă aduceți capătul benzii de hârtie mai aproape de șirul care sună, atunci banda va sări de la șocurile șirului. Atâta timp cât coarda vibrează, se aude un sunet; opriți șirul și sunetul se oprește.
Figura 3 prezintă un diapazon - o tijă de metal curbată pe un picior, care este montată pe o cutie de rezonanță.
Dacă loviți diapazonul cu un ciocan moale (sau trageți un arc peste el), atunci diapașul va suna (Fig. 4).
Să aducem o minge ușoară (o mărgele de sticlă) suspendată pe un fir la un diapazon care sună - mingea va sări de diapazon, indicând vibrațiile ramurilor sale (Fig. 5).
Pentru a „înregistra” vibrațiile unui diapazon cu o frecvență naturală mică (de ordinul a \(16\) Hz) și o amplitudine mare de oscilație, o bandă metalică subțire și îngustă cu un vârf la capăt poate fi înșurubată la capătul uneia dintre ramurile sale. Vârful trebuie să fie îndoit și să-l atingeți ușor cu o farfurie de sticlă afumată întinsă pe masă. Când placa se mișcă rapid sub ramurile oscilante ale diapazonului, vârful lasă un semn pe placă sub forma unei linii ondulate (Fig. 6).
Linia ondulată trasată pe placă cu un vârf este foarte aproape de o sinusoidă. Astfel, putem presupune că fiecare ramură a diapazonului care sună efectuează oscilații armonice.
Diverse experimente arată că orice sursă de sunet oscilează în mod necesar, chiar dacă aceste oscilații sunt imperceptibile pentru ochi. De exemplu, sunetele vocilor oamenilor și ale multor animale apar ca urmare a vibrațiilor corzilor lor vocale, a sunetului instrumentelor muzicale de suflat, a sunetului unei sirene, a fluierului vântului, a foșnetului frunzelor, a bubuiturile tunetelor se datorează fluctuaţiilor maselor de aer.
Fiţi atenți!
Nu orice corp care vibrează este o sursă de sunet.
De exemplu, o greutate vibrantă suspendată pe un fir sau un arc nu scoate niciun sunet. De asemenea, o riglă metalică va înceta să sune dacă capătul liber este prelungit, astfel încât frecvența oscilațiilor sale să devină mai mică de \ (16 \) Hz.
Urechea umană este capabilă să perceapă ca sunete vibrații mecanice cu o frecvență cuprinsă între \(16\) și \(20.000\) Hz (transmise de obicei prin aer).
Vibrațiile mecanice, a căror frecvență se află în intervalul de la \(16\) la \(20000\) Hz, se numesc sunet.
Limitele specificate ale intervalului de sunet sunt condiționate, deoarece depind de vârsta oamenilor și caracteristici individuale aparatul lor auditiv. De obicei, odată cu vârsta, limita superioară de frecvență a sunetelor percepute scade semnificativ - unele persoane în vârstă pot auzi sunete cu frecvențe care nu depășesc \(6000\) Hz. Copiii, dimpotrivă, pot percepe sunete a căror frecvență este puțin mai mare decât \ (20.000 \) Hz.
Vibrațiile mecanice a căror frecvență depășește \(20.000\) Hz se numesc ultrasunete, iar vibrațiile cu frecvențe mai mici de \(16\) Hz se numesc infrasonice.
Ultrasunetele și infrasunetele sunt la fel de răspândite în natură ca undele sonore. Ele sunt emise și folosite pentru „negocierile” lor de delfini, lilieci și alte creaturi vii.
