Poročilo: Viri zvoka. Zvočne vibracije. Frekvenca zvoka

Viri zvoka.

Zvočne vibracije

Povzetek lekcije.

1.Organizacijski trenutek

Zdravo družba! Naša lekcija ima široko praktično uporabo v vsakdanji praksi. Zato bodo vaši odgovori odvisni od vaših sposobnosti opazovanja v življenju in vaše sposobnosti analiziranja svojih opažanj.

2. Ponovitev osnovnega znanja.

Na platnu projektorja so prikazani diapozitivi št. 1, 2, 3, 4, 5 (Priloga 1).

Fantje, tukaj je križanka, ko jo rešite, se boste naučili ključne besede lekcije.

1. fragment: poimenuj fizikalni pojav

2. fragment: poimenovati fizikalni proces

3. fragment: poimenovati fizikalno količino

4. fragment: poimenovati fizično napravo

	R		Z		n
	IN
						U
						TO

Bodite pozorni na označeno besedo. Ta beseda je »ZVOK«, je ključna beseda lekcije. Naša lekcija je posvečena zvoku in zvočnim vibracijam. Torej, tema lekcije je "Viri zvoka. Zvočne vibracije" Med lekcijo boste izvedeli, kaj je izvor zvoka, kaj so zvočne vibracije, njihov nastanek in še kaj praktične aplikacije v tvojem življenju.

3. Razlaga nove snovi.

Izvedimo poskus. Namen poskusa: ugotoviti vzroke zvoka.

Eksperimentirajte s kovinskim ravnilom(priloga 2).

Kaj ste opazili? Kaj je mogoče sklepati?

Zaključek: vibrirajoče telo ustvarja zvok.

Izvedimo naslednji poskus. Namen poskusa: ugotoviti, ali zvok vedno ustvarja nihajoče telo.

Naprava, ki jo vidite pred seboj, se imenuje vilice.

Eksperimentirajte z glasbenimi vilicami in teniško žogico, ki visi na vrvici(Priloga 3) .

Slišite zvok, ki ga oddaja glasbena vilica, vendar vibriranje glasbene vilice ni opazno. Da se prepričamo, da glasbena vilica niha, jo previdno premaknemo proti senčni krogli, ki visi na nitki, in videli bomo, da se nihanja glasbene vilice prenesejo na kroglo, ki se začne periodično premikati.

Zaključek: zvok ustvarja vsako nihajoče telo.

Živimo v oceanu zvokov. Zvok ustvarjajo zvočni viri. Obstajajo tako umetni kot naravni viri zvoka. TO naravni viri zvok vključuje glasilke (Priloga 1 - diapozitiv št. 6) Zrak, ki ga dihamo, zapusti pljuča skozi Airways v grlo. Larinks vsebuje glasilke. Pod pritiskom izdihanega zraka začnejo nihati. Vlogo resonatorja igrajo ustna in nosna votlina ter prsni koš. Za artikuliran govor potrebujemo poleg glasilk še jezik, ustnice, lica, mehko nebo in epiglotis.

Med naravne vire zvoka spada tudi brenčanje komarja, muhe, čebele ( krila prhutajo).

vprašanje:kar ustvarja zvok.

(Zrak v krogli je pod pritiskom v stisnjenem stanju. Nato se močno razširi in ustvari zvočno valovanje.)

Zvok torej ne ustvarja samo nihajočega, ampak tudi močno širijočega se telesa. Očitno se v vseh primerih pojava zvoka plasti zraka premikajo, tj. nastane zvočno valovanje.

Zvočno valovanje je nevidno, lahko ga le slišimo in tudi registriramo s fizičnimi instrumenti. Za registracijo in študij nepremičnin zvočni val Uporabili bomo računalnik, ki ga fiziki trenutno veliko uporabljajo za raziskovanje. Na računalnik je nameščen poseben raziskovalni program, priključen je mikrofon, ki zajame zvočne vibracije (Priloga 4). Poglej na zaslon. Na zaslonu vidite grafični prikaz zvočne vibracije. Kaj je ta urnik? (sinusoid)

Izvedimo poskus s tuning vilicami s peresom. Z gumijastim kladivom udarjamo po tuning vilicah. Učenci vidijo vibriranje glasbenih vilic, ne slišijo pa nobenega zvoka.

vprašanje:Zakaj obstajajo vibracije, vendar ne slišite zvoka?

Izkazalo se je, fantje, da človeško uho zaznava zvoke v razponu od 16 Hz do Hz, to je slišni zvok.

Poslušajte jih preko računalnika in opazite spremembo frekvenc razpona (priloga 5). Bodite pozorni na to, kako se spremeni oblika sinusnega vala, ko se spremeni frekvenca zvočnih nihanj (perioda nihanja se zmanjša, zato se frekvenca poveča).

Obstajajo zvoki, ki jih človeško uho ne sliši. To sta infrazvok (območje nihanja manj kot 16 Hz) in ultrazvok (območje več kot Hz). Na tabli vidite diagram frekvenčnih območij, skicirajte ga v zvezek (priloga 5). S preučevanjem infra in ultrazvoka so znanstveniki odkrili marsikaj zanimive lastnosti ti zvočni valovi. O teh zanimiva dejstva Povedali nam bodo sošolci (priloga 6).

4. Utrjevanje preučenega gradiva.

Za utrjevanje gradiva, pridobljenega v razredu, predlagam igro DRŽI-NE DRŽI. Preberem situacijo, vi pa dvignete znak z napisom DRŽI ali NE DRŽI in razložite svoj odgovor.

Vprašanja. 1. Ali drži, da je izvor zvoka vsako nihajoče telo? (prav).

2. Ali je res, da v dvorani, polni ljudi, glasba zveni glasneje kot v prazni? (napačno, ker prazna dvorana deluje kot vibracijski resonator).

3. Ali drži, da komar maha s krili hitreje kot čmrlj? (pravilno, ker je zvok, ki ga proizvaja komar, višji, zato je večja frekvenca tresljajev kril).

4. Ali je res, da tresljaji zveneče vilice hitreje zamrejo, če njeno nogo postavimo na mizo? (pravilno, ker se tresljaji glasbene vilice prenašajo na mizo).

5. Ali je res, da netopirji videti z zvokom? (pravilno, ker netopirji oddajajo ultrazvok in nato poslušajo odbiti signal).

6. Ali je res, da nekatere živali »napovedujejo« potrese s pomočjo infrazvoka? (res, na primer, sloni začutijo potres več ur vnaprej in so izjemno navdušeni).

7. Ali je res, da infrazvok povzroča duševne motnje v ljudeh? (tako je, v Marseillu (Francija) poleg znanstveno središče Zgrajena je bila majhna tovarna. Kmalu po lansiranju v enem od znanstvenih laboratorijev odkril nenavadne pojave. Ko je nekaj ur ostal v njeni sobi, je raziskovalec postal popolnoma neumen: težko je rešil celo preprost problem).

In na koncu predlagam, da ključne besede lekcije dobite iz izrezanih črk tako, da jih preuredite.

KVZU – ZVOK

RAMTNOCKE – KAMERTONS

TRYAKZUVLU – ULTRAZVOK

FRAKVZUNI - INFRAZVOK

OKLABEINYA – NIHANJA

5. Povzetek lekcije in domača naloga.

Povzetek lekcije. Med lekcijo smo ugotovili, da:

Da vsako nihajoče telo ustvarja zvok;

Zvok potuje po zraku v obliki zvočnih valov;

Zvoki so slišni in neslišni;

Ultrazvok je neslišen zvok, katerega frekvenca nihanja je nad 20 kHz;

Infrazvok je neslišen zvok s frekvenco nihanja pod 16 Hz;

Ultrazvok se pogosto uporablja v znanosti in tehnologiji.

Domača naloga:

1. §34, ex. 29 (Peryshkin 9. razred)

2. Nadaljujte z utemeljitvijo:

Slišim zvok: a) muhe; b) padli predmet; c) nevihte, ker...

Ne slišim zvoka: a) plezajočega goloba; b) od orla, ki lebdi v nebu, ker ...

Namen lekcije: Oblikujte idejo o zvoku.

Cilji lekcije:

Izobraževalni:

• ustvariti pogoje za aktiviranje znanja študentov o zvoku, pridobljenega pri študiju naravoslovja,
• prispevajo k razširitvi in ​​sistematizaciji učenčevega znanja o zvoku.

Izobraževalni:

• še naprej razvijati sposobnost uporabe znanja in osebnih izkušenj v različne situacije,
• spodbujati razvoj mišljenja, analizo pridobljenega znanja, poudarjanje glavnega, posploševanje in sistematizacijo.

Izobraževalni:

• spodbujati oblikovanje skrbnega odnosa do sebe in drugih,
• spodbujati oblikovanje človečnosti, prijaznosti, odgovornosti.

Vrsta lekcije: razkrivanje vsebine.

Oprema: vilice, krogla na vrvici, zračni zvonec, merilnik frekvence z jezičkom, komplet diskov z različnim številom zob, razglednica, kovinsko ravnilo, multimedijska oprema, disk s predstavitvijo, ki jo je razvil učitelj za to lekcijo.

Med poukom

Med različnimi oscilatornimi in valovnimi gibanji, ki jih najdemo v naravi in ​​tehnologiji, so zvočne vibracije in valovi ter samo zvoki še posebej pomembni v človekovem življenju. IN Vsakdanje življenje- To so največkrat valovi, ki se širijo po zraku. Znano je, da se zvok širi tudi v drugih prožnih medijih: v tleh, v kovinah. Ko se brezglavo potopite v vodo, lahko od daleč jasno slišite zvok motorja bližajočega se čolna. Med obleganjem so bili »poslušalci« nameščeni znotraj obzidja trdnjave, da bi spremljali sovražnikovo izkopavanje. Včasih so bili to slepi ljudje, katerih sluh je bil še posebej izostren. Na podlagi zvokov, ki se prenašajo po Zemlji, so na primer takoj odkrili sovražnikov predor do obzidja samostana Zagorsk. Zahvaljujoč prisotnosti slušnega organa človek s pomočjo zvokov sprejema velike in raznolike informacije iz okolja. Človeški govor nastaja tudi prek zvokov.

Na mizi pred vami so delovni listi z vrsticami iz Ognjiškega črička Charlesa Dickensa. Vsak od vas mora podčrtati tiste besede, ki izražajo zvok.

1 možnost

• Prestrašeni kosec je prišel k sebi šele, ko se je ura pod njim nehala tresti in je končno zamrlo škrtanje in žvenketanje njenih verig in uteži. Ni čudno, da je bil tako navdušen: navsezadnje ta ropotajoča koščena ura ni ura, ampak zgolj okostnjak! - so sposobni vsakogar prestrašiti, ko začnejo klikati s kostmi ...
• ….Pozor, takrat se je čajnik odločil za prijeten večer. Nekaj ​​mu je začelo nenadzorovano brbotati v grlu in začel je rezko, zvonko smrčati, kar je takoj prekinil, kot da se še ni dokončno odločil, ali naj se zdaj pokaže kot družaben tip. Potem pa je po dveh ali treh zaman poskusih, da bi preglasil željo po družabnosti, odvrgel vso svojo mračnost, vso svojo zadržanost in planil v tako prijetno, tako veselo pesem, da mu noben jokavi slavček ni dohajal ...
• ….Čajnik je pel svojo pesem tako veselo in veselo, da je vse njegovo železno telo brnelo in poskakovalo nad ognjem; in celo sam pokrov je začel plesati nekaj podobnega jigu in trkati po čajniku (mletje, žvenketanje, ropotanje, klikanje, zvočno smrčanje, petje, petje, petje, brenčanje, trkanje).

Možnost 2:

• Tukaj je, če hočete, čriček res začel odmevati od čajnika! Tako glasno je ubral refren na svoj način čivkanja - klak, klak, klak! - njegov glas je bil tako osupljivo nesorazmeren z njegovo višino v primerjavi s čajnikom, da bi se ti, če bi takoj počilo, kot premočna pištola, zdel naraven in neizogiben konec, h kateremu je sam z vso močjo stremel .
• ….Čajniku ni bilo več treba peti solo. Svojo vlogo je še naprej igral z nezmanjšano vnemo, vendar je čriček prevzel vlogo prve violine in jo obdržal. Moj Bog, kako je čivkal! Njegov tanek, oster, prodoren glas je zvonil po vsej hiši in verjetno celo utripal kot zvezda v temi, za stenami. Včasih je ob najglasnejših zvokih nenadoma izpustil tako nepopisen tril, da se je nehote zdelo, kot da je sam v navalu navdiha visoko poskočil in nato padel nazaj na noge. Kljub temu sta zapela povsem usklajeno, tako čriček kot čajnik ... Tematika pesmi je ostala ista, med tekmovanjem pa sta pela vse glasneje in glasneje in glasneje. (glasno, refren, način žvrgolenja - strek, strek, strek, rafalo, solo, žvrgolenje, rezek, rezek glas, zvonjenje, glasni zvoki, tril, petje, pesmi, petje, glasneje)

Živimo v svetu zvokov. Veja fizike, ki preučuje zvočne pojave, se imenuje akustika (diapozitiv 1).

Viri zvoka so nihajoča telesa (diapozitiv 2).

"Vse, kar se sliši, nujno vibrira, vendar ne zveni vse, kar vibrira."

Navedimo primere teles, ki vibrirajo, vendar ne zvenijo. Jezički za frekvenčnike, dolgo ravnilo. Katere primere lahko navedete? (veja v vetru, plovec na vodi itd.)

Skrajšajmo ravnilo in slišimo zvok. Zračni zvonec oddaja tudi zvoke. Dokažimo, da zveneče telo vibrira. Če želite to narediti, vzemimo tuning vilice. Vilice za uglaševanje so palica v obliki loka, nameščena na držalo; udarite po njej z gumijastim kladivom. Če zvenečo vilico približamo majhni krogli, ki visi na nitki, bomo videli, da je krogla odklonjena.

Če gremo z zvočno vilico po steklu, prekritem s sajami, bomo videli graf nihanja vilice. Kako se imenuje ta graf? ( tuning vibrira harmonike)

Viri zvoka so lahko tekoča telesa, in celo plini. Zrak brni v dimniku in voda poje v ceveh.

Katere primere zvočnih virov lahko navedete? ( mehanska ura, vreli kotliček, zvok motorja)

Ko se telo oglasi, zavibrira, njegovi tresljaji se prenesejo na bližnje delce zraka, ti začnejo vibrirati in prenašajo tresljaje na sosednje delce, ti pa prenašajo nihanje naprej. Posledično se v zraku tvorijo in širijo zvočni valovi.

Zvočno valovanje predstavlja cone stiskanja in redčenja elastičnega medija (zraka), zvočno valovanje je longitudinalno valovanje. (diapozitiv 3).

Zvok zaznavamo preko slušnega organa – ušesa.

(Eden od učencev pove, kako se to zgodi) (diapozitiv 4).

(Drugi učenec govori o nevarnostih slušalk.)

»Po dvomesečnem preučevanju vedenja mladih v metroju v prestolnici so strokovnjaki prišli do zaključka, da v moskovskem metroju vsakih 8 od 10 aktivnih uporabnikov prenosnih računalnikov elektronske naprave poslušati glasbo. Za primerjavo: pri jakosti zvoka 160 decibelov se bobniči deformirajo. Zvočna moč, ki jo predvajajo predvajalniki prek slušalk, je enaka 110–120 decibelom. Tako je vpliv na človekova ušesa enak udarcu osebe, ki stoji 10 metrov od ropota reaktivni motor. Če vsak dan izvajamo takšen pritisk na bobniče, obstaja tveganje, da bo oglušel. "V zadnjih petih letih so mladi fantje in dekleta pogosteje prihajali na preglede," je za NI povedala otorinolaringologinja Kristina Anankina. "Vsi želijo biti modni in nenehno poslušati glasbo. Vendar pa jih dolgotrajna izpostavljenost glasni glasbi preprosto ubije. zaslišanje." Če po rock koncertu telo potrebuje nekaj dni, da si opomore, potem z vsakodnevnim napadom na ušesa ni več časa, da bi sluh uredili. Slušni sistem preneha zaznavati visoke frekvence."Vsak hrup z intenzivnostjo več kot 80 decibelov negativno vpliva notranje uho, - pravi kandidat medicinske vede, avdiolog Vasilij Korvjakov. – Glasna glasba vpliva na celice, odgovorne za zaznavanje zvoka, še posebej, če napad prihaja neposredno iz slušalk. Stanje poslabšajo tudi tresljaji v podzemni železnici, ki prav tako negativno vplivajo na strukturo ušesa. V kombinaciji ta dva dejavnika povzročita akutno izgubo sluha. Njena glavna nevarnost je, da se pojavi dobesedno čez noč, pozdraviti pa jo je zelo problematično." Zaradi izpostavljenosti hrupu odmrejo dlačne celice v našem ušesu, ki so odgovorne za prenos zvočnega signala v možgane. A medicina še ni našla načina obnoviti te celice." .

Človeško uho zaznava vibracije s frekvenco 16–20000 Hz. Vse pod 16 Hz je infrazvok, vse nad 20.000 Hz je ultrazvok. (diapozitiv 6).

Zdaj bomo poslušali razpon od 20 do 20000 Hz in vsak od vas bo določil svoj prag sluha. (diapozitiv 5).(Glej generator v Dodatku 2)

Mnoge živali slišijo infra- in ultrazvoke. Študentski govor (diapozitiv 6).

Zvočni valovi potujejo v trdnih snoveh, tekočinah in plinih, ne morejo pa potovati v brezzračnem prostoru.

Meritve kažejo, da je hitrost zvoka v zraku pri 00C in normalnem atmosferskem tlaku 332 m/s. Ko se temperatura poveča, se hitrost poveča. Za naloge vzamemo 340 m/s.

(Eden od učencev reši nalogo.)

Naloga. Hitrost zvoka v litem železu je prvi določil francoski znanstvenik Biot na naslednji način. Na enem koncu cevi iz litega železa je udaril zvonec, na drugem koncu pa je opazovalec slišal dva zvoka: prvega, ki je prihajal skozi litoželezo, in čez nekaj časa drugega, ki je prihajal po zraku. Dolžina cevi je 930 metrov, časovni interval med širjenjem zvokov se je izkazal za 2,5 sekunde. S temi podatki ugotovite hitrost zvoka v litem železu. Hitrost zvoka v zraku je 340 m/s ( odgovor: 3950 m/s).

Hitrost zvoka v različnih medijih (diapozitiv 7).

Mehka in porozna telesa so slabi prevodniki zvoka. Za zaščito katere koli sobe pred prodorom tujih zvokov so stene, tla in strop položeni s plastmi materialov, ki absorbirajo zvok. Takšni materiali so: filc, stisnjena pluta, porozni kamni, svinec. Zvočni valovi v takih plasteh hitro oslabijo.

Vidimo, kako raznolik je zvok, opredelimo ga.

Zvok, ki ga proizvede harmonično vibrirajoče telo, imenujemo glasbeni ton. Vsak glasbeni ton (do, re, mi, fa, sol, la, si) ustreza določeni dolžini in frekvenci zvočnega valovanja. (diapozitiv 8).

Naša vilica ima ton A, frekvenca 440 Hz.

Hrup je kaotična mešanica harmoničnih zvokov.

Za glasbene zvoke (tone) je značilna glasnost in višina, tember.

Šibak udarec v steblo tuning vilic bo povzročil tresljaje majhne amplitude in slišali bomo tih zvok.

Močan udarec bo povzročil tresljaje z večjo amplitudo, slišali bomo glasen hrup.

Glasnost zvoka določa amplituda nihanja v zvočnem valu (diapozitiv 9).

Zdaj bom zavrtel 4 diske, ki različne količine zobje Z razglednico se bom dotaknil teh zob. Disk z večjimi zobmi ima višjo frekvenco in višji zvok. Disk z manj zobmi ima manj tresljajev in nižji zvok.

Višina zvoka je določena s frekvenco zvočnih vibracij. Višja kot je frekvenca, višji je zvok. (diapozitiv 10)

Najvišja nota človeškega soprana je okoli 1300 Hz

Najnižja nota človeškega basa je okoli 80 Hz.

Kdo ima višji ton - komar ali čmrlj? Kaj misliš, kdo pogosteje maha s krili, komar ali čmrlj?

Zvočni ton je neke vrste zvočna barva, po kateri ločimo glasove ljudi iz različnih glasbil. (diapozitiv 11).

Vsak kompleksen glasbeni zvok je sestavljen iz številnih preprostih harmoničnih zvokov. Najnižji je glavni. Ostali so višji od njega za celo število krat, na primer 2 ali 3-4 krat. Imenujejo se prizvoki. Več kot je prizvokov vmešanih v glavni ton, bogatejši bo zvok. Visoki prizvoki tembru dodajo »sijaj«, »svetlost« in »kovinskost«. Nizke vrednosti dajejo "moč" in "sočnost". A. G. Stoletov je zapisal: "Preprosti toni, ki jih dobimo iz naših vilic, se ne uporabljajo v glasbi, so tako sveži in brez okusa kot destilirana voda."

Utrjevanje

1. Kako se imenuje preučevanje zvoka?
2. Na luni je prišlo do močne eksplozije. Na primer vulkanski izbruh. Ali ga bomo slišali na Zemlji?
3. Ali glasilke pri osebi, ki poje bas ali tenor, vibrirajo z nižjo frekvenco?
4. Večina žuželk oddaja zvok, ko leti. Kaj ga je povzročilo?
5. Kako bi lahko ljudje komunicirali na Luni?
6. Zakaj se pri preverjanju koles vagona med postankom vlaka prisluškujejo?

Domača naloga:§34-38. Vaja 30 (št. 2, 3).

Literatura

1. Tečaj fizike, II. del, za Srednja šola/Periškin A.V. – M.: Izobraževanje, 1968. – 240 str.
2. Nihanja in valovanja pri predmetu fizike za srednjo šolo. Priročnik za učitelje/Orekhov V.P. – M.: Izobraževanje, 1977. – 176 str.
3. Čriček za ognjiščem / Dickens Ch. – M.: Eksmo, 2003. – 640 str.

Zvok povzročajo mehanska nihanja v prožnih medijih in telesih, katerih frekvence ležijo v območju od 20 Hz do 20 kHz in jih človeško uho zazna.

V skladu s tem se ta mehanska vibracija z navedenimi frekvencami imenuje zvočna in akustična. Neslišne mehanske vibracije s frekvencami pod zvočnim območjem imenujemo infrazvočne, s frekvencami nad zvočnim območjem pa ultrazvočne.

Če zveneče telo, na primer električni zvonec, postavimo pod zvon zračne črpalke, bo zvok z izčrpavanjem zraka postajal vedno šibkejši in končno popolnoma prenehal. Prenos vibracij iz zvenečega telesa poteka po zraku. Upoštevajte, da zvočno telo med svojim nihanjem izmenično stisne zrak, ki meji na površino telesa, in, nasprotno, v tej plasti ustvari vakuum. Tako se širjenje zvoka v zraku začne z nihanjem gostote zraka na površini nihajočega telesa.

Glasbeni ton. Glasnost in višina

Zvok, ki ga slišimo, ko njegov izvor harmonično niha, imenujemo glasbeni ton ali krajše ton.

V vsakem glasbenem tonu lahko na posluh razločimo dve lastnosti: glasnost in višino.

Najpreprostejša opazovanja nas prepričajo, da so toni katere koli višine določeni z amplitudo nihanja. Zvok glasbene vilice po udarcu postopoma zbledi. To se zgodi skupaj z dušenjem nihanj, tj. z zmanjšanjem njihove amplitude. Z močnejšim udarcem po glasbeni vilici, tj. Če damo tresljajem večjo amplitudo, bomo slišali glasnejši zvok kot pri šibkem udarcu. Enako lahko opazimo pri struni in na splošno pri katerem koli viru zvoka.

Če vzamemo več tuning vilic različnih velikosti, jih ne bo težko razporediti po posluhu po naraščajočem tonu. Tako bodo razporejeni po velikosti: največja glasbena vilica daje najnižji zvok, najmanjša pa najvišji. Tako je višina tona določena s frekvenco tresljaja. Višja kot je frekvenca in s tem krajša kot je doba nihanja, višji je zvok, ki ga slišimo.

Akustična resonanca

Resonančne pojave lahko opazimo pri mehanskih vibracijah katere koli frekvence, zlasti pri zvočnih vibracijah.

Postavimo dve enaki vilici zraven druge, tako da sta luknjici škatel, na katerih sta nameščeni, obrnjeni druga proti drugi. Škatle so potrebne, ker ojačajo zvok vilic. To se zgodi zaradi resonance med tuning vilicami in stebri zraka v škatli; zato se škatle imenujejo resonatorji ali resonančne škatle.

Udarimo po eni od vilic in jo nato zadušimo s prsti. Slišali bomo, kako zveni druga glasbena vilica.

Vzemimo dve različni tuning vilici, tj. z različnimi višinami in ponovite poskus. Zdaj se vsaka od vilic ne bo več odzivala na zvok druge vilice.

Tega rezultata ni težko razložiti. Vibracije ene uglaševalne vilice delujejo skozi zrak z določeno silo na drugo uglaševalno vilico, zaradi česar ta izvaja svoje prisilne nihanja. Ker glasbena vilica 1 izvaja harmonično nihanje, se bo sila, ki deluje na glasbeno vilico 2, spreminjala po zakonu harmoničnega nihanja s frekvenco glasbene vilice 1. Če je frekvenca sile drugačna, bodo prisilna nihanja tako šibka. da jih ne bomo slišali.

Hrup

Ko je vibriranje periodično, slišimo glasbeni zvok (noto). Takšen zvok na primer proizvede klavirska struna. Če pritisnete več tipk hkrati, tj. zazveni več not, potem bo občutek glasbenega zvoka ostal, vendar se bo jasno pokazala razlika med soglasnimi (prijetnimi za uho) in disonantnimi (neprijetnimi) notami. Izkazalo se je, da so tiste note, katerih obdobja so v razmerju majhnih števil, soglasne. Na primer, sozvočje dobimo z razmerjem period 2:3 (kvinta), 3:4 (kvanti), 4:5 (velika terca) itd. Če so obdobja povezana kot velike številke, na primer 19:23, potem je rezultat disonanca - muzikalen, a neprijeten zvok. Še bolj se bomo oddaljili od periodičnosti nihanj, če bomo hkrati pritisnili na več tipk. Zvok bo že podoben hrupu.

Za hrup je značilna močna neperiodičnost oblike nihanja: bodisi je dolgo nihanje, vendar zelo zapletene oblike (šikanje, škripanje), bodisi posamezne emisije (kliki, trki). S tega vidika bi med hrup morali soditi tudi zvoki, izraženi s soglasniki (šikajoči, labialni itd.).

V vseh primerih so hrupne vibracije sestavljene iz ogromnega števila harmoničnih vibracij z različnimi frekvencami.

Tako je spekter harmonične vibracije sestavljen iz ene same frekvence. Za periodično nihanje je spekter sestavljen iz niza frekvenc - glavne in njenih večkratnikov. Pri soglasniških sozvočjih imamo spekter, sestavljen iz več takšnih nizov frekvenc, pri čemer so glavne med seboj povezane kot majhna cela števila. V disonančnih sozvočjih temeljne frekvence niso več v tako preprostih odnosih. Več kot je različnih frekvenc v spektru, bližje smo šumu. Tipični šumi imajo spektre, v katerih je izjemno veliko frekvenc.

S pomočjo te video lekcije lahko preučite temo »Viri zvoka. Zvočne vibracije. Visina, tember, glasnost." V tej lekciji se boste naučili, kaj je zvok. Upoštevali bomo tudi obsege zvočnih vibracij, ki jih zazna človeški sluh. Ugotovimo, kaj je lahko vir zvoka in kakšni pogoji so potrebni za njegov nastanek. Preučevali bomo tudi značilnosti zvoka, kot so višina, tember in glasnost.

Tema lekcije je posvečena virom zvoka in zvočnim nihanjem. Govorili bomo tudi o značilnostih zvoka - višini, glasnosti in tembru. Preden govorimo o zvoku, o zvočnih valovih, se spomnimo, da se mehanski valovi širijo v elastičnih medijih. Del longitudinalnih mehanskih valov, ki jih zaznajo človeški slušni organi, imenujemo zvok, zvočno valovanje. Zvok so mehanski valovi, ki jih zaznajo človeški slušni organi in povzročajo zvočne občutke .

Poskusi kažejo, da človeško uho in človeški slušni organi zaznavajo tresljaje s frekvencami od 16 Hz do 20.000 Hz. To območje imenujemo zvok. Seveda obstajajo valovi, katerih frekvenca je manjša od 16 Hz (infrazvok) in več kot 20.000 Hz (ultrazvok). Toda tega obsega, teh odsekov človeško uho ne zazna.

riž. 1. Slušno območje človeškega ušesa

Kot smo rekli, področja infrazvoka in ultrazvoka človeški slušni organi ne zaznavajo. Čeprav jih lahko zaznajo na primer nekatere živali in žuželke.

Kaj se je zgodilo ? Vir zvoka je lahko vsako telo, ki vibrira z zvočno frekvenco (od 16 do 20.000 Hz)

riž. 2. Nihajoče ravnilo, vpeto v primež, je lahko vir zvoka.

Obrnimo se k izkušnjam in poglejmo, kako nastane zvočno valovanje. Za to potrebujemo kovinsko ravnilo, ki ga bomo vpeli v primež. Zdaj, ko delujemo na ravnilo, bomo lahko opazovali tresljaje, vendar ne bomo slišali nobenega zvoka. Pa vendar se okoli ravnila ustvari mehanski val. Upoštevajte, da ko ravnilo premaknete na eno stran, se tukaj oblikuje zračno tesnilo. V drugi smeri je tudi tesnilo. Med temi tesnili nastane zračni vakuum. vzdolžni val - to je zvočno valovanje, sestavljeno iz zbijanja in redčenja zraka. Frekvenca nihanja ravnila v v tem primeru manj kot zvočna frekvenca, zato tega valovanja, tega zvoka ne slišimo. Na podlagi izkušenj, ki smo jih pravkar opazili, je konec 18. stoletja nastala naprava, imenovana glasbene vilice.

riž. 3. Širjenje longitudinalnih zvočnih valov iz glasbenih vilic

Kot smo videli, se zvok pojavi kot posledica nihanja telesa z zvočno frekvenco. Zvočni valovi se širijo v vse smeri. Med človeškim slušnim aparatom in virom zvočnih valov mora biti medij. Ta medij je lahko plinast, tekoč ali trden, vendar morajo biti delci, ki lahko prenašajo vibracije. Proces prenosa zvočnih valov se mora nujno zgoditi tam, kjer je snov. Če snovi ni, ne bomo slišali nobenega zvoka.

Za obstoj zvoka potrebujete:

1. Vir zvoka

2. Sreda

3. Slušni aparat

4. Frekvenca 16-20000Hz

5. Intenzivnost

Zdaj pa preidimo na razpravo o zvočnih značilnostih. Prvi je smola. Višina zvoka - značilnost, ki jo določa frekvenca nihanj. Višja kot je frekvenca telesa, ki proizvaja tresljaje, višji bo zvok. Poglejmo še enkrat ravnilo v primežu. Kot smo že povedali, smo videli tresljaje, vendar nismo slišali nobenega zvoka. Če sedaj dolžino ravnila skrajšamo, bomo slišali zvok, veliko težje pa bomo videli tresljaje. Poglej črto. Če zdaj ukrepamo, ne bomo slišali nobenega zvoka, opazovali pa bomo tresljaje. Če ravnilo skrajšamo, bomo slišali zvok določene višine. Dolžino ravnila lahko še skrajšamo, takrat bomo slišali zvok še višje višine (frekvence). Enako lahko opazimo pri glasbenih vilicah. Če vzamemo veliko glasbeno vilico (imenovano tudi demonstracijska) in udarimo po nogah takšne vilice, lahko opazimo tresenje, ne bomo pa slišali zvoka. Če vzamemo drugo glasbeno vilico, bomo, ko jo udarimo, slišali določen zvok. In naslednja tuning vilica, prava tuning vilica, ki se uporablja za uglaševanje glasbila. Oddaja zvok, ki ustreza noti A ali, kot tudi pravijo, 440 Hz.

Naslednja značilnost je tember zvoka. tember imenovana barva zvoka. Kako je mogoče ponazoriti to značilnost? Zvok je razlika med dvema enakima zvokoma, ki ju izvajata različna glasbila. Vsi veste, da imamo le sedem not. Če slišimo isto noto A zaigrano na violini in klavirju, ju lahko ločimo. Takoj lahko ugotovimo, kateri instrument je ustvaril ta zvok. Ta lastnost - barva zvoka - je značilna za tember. Povedati je treba, da je tember odvisen od tega, katere zvočne vibracije se reproducirajo, poleg osnovnega tona. Dejstvo je, da so poljubna zvočna nihanja precej zapletena. Sestavljeni so iz niza posameznih vibracij, pravijo spekter vibracij. To je reprodukcija dodatnih vibracij (nadtonov), ki označujejo lepoto zvoka določenega glasu ali instrumenta. tember je ena glavnih in najsvetlejših manifestacij zvoka.

Druga značilnost je volumen. Glasnost zvoka je odvisna od amplitude vibracij. Poglejmo in se prepričajmo, ali je glasnost povezana z amplitudo tresljajev. Torej, vzemimo glasbene vilice. Naredimo naslednje: če šibko udarite po glasbeni vilici, bo amplituda tresljajev majhna in zvok bo tih. Če zdaj močneje udarite po glasbeni vilici, bo zvok veliko glasnejši. To je posledica dejstva, da bo amplituda nihanj veliko večja. Zaznavanje zvoka je subjektivna stvar, odvisno je od tega, kakšen slušni aparat uporablja in kako se oseba počuti.

Seznam dodatne literature:

Vam je zvok tako znan? // Quantum. - 1992. - Št. 8. - Str. 40-41. Kikoin A.K. O glasbeni zvoki in njihovi viri // Quantum. - 1985. - Št. 9. - Str. 26-28. Učbenik za osnovno fiziko. Ed. G.S. Landsberg. T. 3. - M., 1974.

Zvok je zvočno valovanje, ki povzroča nihanje drobnih delcev zraka, drugih plinov ter tekočih in trdnih medijev. Zvok lahko nastane le tam, kjer je snov, ne glede na to, v kakšnem agregatnem stanju je. V vakuumskih pogojih, kjer ni medija, se zvok ne širi, ker ni delcev, ki delujejo kot distributerji zvočnih valov. Na primer v vesolju. Zvok je mogoče modificirati, spremeniti in spremeniti v druge oblike energije. Tako lahko zvok, pretvorjen v radijske valove ali električno energijo, prenašamo na daljavo in posnamemo na informacijski medij.

Zvočni val

Premiki predmetov in teles skoraj vedno povzročajo nihanja v okolju. Ni pomembno, ali je voda ali zrak. Med tem procesom začnejo vibrirati tudi delci medija, na katerega se prenašajo tresljaji telesa. Nastajajo zvočni valovi. Poleg tega se gibi izvajajo v smeri naprej in nazaj, ki se postopoma zamenjujejo. Zato je zvočno valovanje vzdolžno. V njem nikoli ni bočnega gibanja gor in dol.

Značilnosti zvočnih valov

Kot vsak fizikalni pojav imajo tudi ti svoje količine, s pomočjo katerih je mogoče opisati lastnosti. Glavni značilnosti zvočnega valovanja sta njegova frekvenca in amplituda. Prva vrednost prikazuje, koliko valov nastane na sekundo. Drugi določa moč valovanja. Nizkofrekvenčni zvoki imajo nizkofrekvenčne vrednosti in obratno. Frekvenca zvoka se meri v Hertzih in če preseže 20.000 Hz, se pojavi ultrazvok. V naravi in ​​svetu okoli nas je veliko primerov nizkofrekvenčnih in visokofrekvenčnih zvokov. Žvrgolenje slavčka, ropot groma, bučanje gorske reke in drugi so različne zvočne frekvence. Amplituda valovanja je neposredno odvisna od tega, kako glasen je zvok. Glasnost pa upada z oddaljenostjo od vira zvoka. V skladu s tem dlje ko je val od epicentra, manjša je amplituda. Z drugimi besedami, amplituda zvočnega vala se zmanjšuje z oddaljenostjo od vira zvoka.

Hitrost zvoka

Ta indikator zvočnega vala je neposredno odvisen od narave medija, v katerem se širi. Tu imata pomembno vlogo tako vlažnost kot temperatura zraka. V povprečnih vremenskih razmerah je hitrost zvoka približno 340 metrov na sekundo. V fiziki obstaja nadzvočna hitrost, ki je vedno večja od hitrosti zvoka. To je hitrost, s katero potujejo zvočni valovi, ko se letalo premika. Letalo se premika z nadzvočno hitrostjo in celo prehiti zvočne valove, ki jih ustvarja. Zaradi postopoma naraščajočega tlaka za letalom nastane udarni zvočni val. Zanimiva je merska enota za to hitrost in malokdo jo pozna. Imenuje se Mach. Mach 1 je enak hitrosti zvoka. Če val potuje s hitrostjo 2 macha, potem potuje dvakrat hitreje od hitrosti zvoka.

Hrup

V človekovem vsakdanjem življenju je nenehen hrup. Raven hrupa se meri v decibelih. Premikanje avtomobilov, veter, šelestenje listja, prepletanje glasov ljudi in drugi zvočni šumi so naši vsakodnevni spremljevalci. Ampak na takšne zvoke slušni analizatorčlovek se ima sposobnost navaditi. Vendar pa obstajajo tudi pojavi, ki jim niti prilagoditvene sposobnosti človeškega ušesa niso kos. Na primer, hrup nad 120 dB lahko povzroči bolečino. Najglasnejša žival je modri kit. Ko oddaja zvoke, ga je mogoče slišati več kot 800 kilometrov daleč.

Echo

Kako nastane odmev? Tukaj je vse zelo preprosto. Zvočno valovanje se lahko odbija od različnih površin: od vode, od kamna, od sten v praznem prostoru. Ta val se vrne k nam, zato slišimo sekundarni zvok. Ni tako jasen kot prvotni, ker se nekaj energije v zvočnem valu razprši, ko potuje proti oviri.

Eholokacija

Odboj zvoka se uporablja za različne praktične namene. Na primer eholokacija. Temelji na dejstvu, da je s pomočjo ultrazvočnih valov mogoče določiti razdaljo do predmeta, od katerega se ti valovi odbijajo. Izračuni se naredijo z merjenjem časa, ki ga ultrazvok potrebuje za pot do lokacije in vrnitev. Mnoge živali imajo sposobnost eholokacije. Na primer, netopirji in delfini ga uporabljajo za iskanje hrane. Eholokacija je našla še eno aplikacijo v medicini. Pri pregledu z ultrazvokom se oblikuje slika notranji organi oseba. Osnova te metode je, da se ultrazvok, ki vstopi v medij, ki ni zrak, vrne nazaj in tako oblikuje sliko.

Zvočni valovi v glasbi

Zakaj glasbila oddajajo določene zvoke? Bobnanje kitare, klavirsko brenkanje, nizki toni bobnov in trobent, očarljiv tanek glas flavte. Vsi ti in mnogi drugi zvoki nastanejo zaradi nihanja zraka ali, z drugimi besedami, zaradi pojava zvočnih valov. Toda zakaj je zvok glasbil tako raznolik? Izkazalo se je, da je to odvisno od več dejavnikov. Prvi je oblika orodja, drugi pa material, iz katerega je izdelano.

Poglejmo si to na primeru godalnih instrumentov. Ob dotiku strun postanejo vir zvoka. Posledično začnejo nihati in pošiljati okolju različne zvoke. Nizek zvok katerega koli glasbila s strunami je posledica večje debeline in dolžine strune, pa tudi šibkosti njene napetosti. In obratno, bolj ko je struna napeta, tanjša in krajša je, višji je zvok, ki ga dobimo pri igranju.

Delovanje mikrofona

Temelji na pretvorbi energije zvočnega valovanja v električno energijo. V tem primeru sta trenutna jakost in narava zvoka neposredno odvisna. V vsakem mikrofonu je tanka kovinska plošča. Ko je izpostavljen zvoku, začne izvajati nihajna gibanja. Vibrira tudi spirala, na katero je plošča povezana, kar povzroči elektrika. Zakaj se pojavi? To je zato, ker ima mikrofon vgrajene tudi magnete. Ko spirala niha med svojima poloma, nastane električni tok, ki gre vzdolž spirale in nato do zvočnega stebra (zvočnik) ali do opreme za snemanje na informacijski medij (kaseta, disk, računalnik). Mimogrede, mikrofon v telefonu ima podobno strukturo. Kako pa delujejo mikrofoni na stacionarni in mobilni telefon? Začetna faza je pri njih enaka – zvok človeški glas prenaša svoje tresljaje na mikrofonsko ploščo, potem gre vse po zgoraj opisanem scenariju: spirala, ki pri gibanju sklene dva pola, nastane tok. Kaj je naslednje? Pri stacionarnem telefonu je vse bolj ali manj jasno - tako kot pri mikrofonu zvok, pretvorjen v električni tok, teče po žicah. Kaj pa mobilni telefon ali na primer walkie-talkie? V teh primerih se zvok pretvori v energijo radijskih valov in zadene satelit. To je vse.

Pojav resonance

Včasih se ustvarijo pogoji, ko se amplituda nihanj fizično telo močno poveča. To se zgodi zaradi konvergence vrednosti frekvence prisilnih nihanj in naravne frekvence nihanj predmeta (telesa). Resonanca je lahko koristna in škodljiva. Na primer, da bi avto spravili iz luknje, ga zaženejo in potiskajo naprej in nazaj, da povzročijo resonanco in dajo avtomobilu vztrajnost. Bili pa so tudi primeri negativne posledice resonanca. Na primer, v Sankt Peterburgu se je pred približno sto leti pod vojaki, ki so enotno korakali, zrušil most.