Ses yayılımının yoğun olduğu gözlenir. Suda ses yayılımı ve işitilebilirlik. Görünmez bir dalganın grafik gösterimi

Sesleri kaynaklarından uzakta algılarız. Genellikle ses bize hava yoluyla ulaşır. Hava sesi ileten esnek bir ortamdır.

Kaynak ve alıcı arasında ses ileten ortam kaldırılırsa, ses yayılmaz ve dolayısıyla alıcı onu algılamaz. Bunu deneyimle gösterelim.

Hava pompasının zilinin altına bir çalar saat yerleştirin (Şek. 80). Zil içinde hava olduğu sürece çanın sesi net bir şekilde duyulabilir. Zilin altından hava pompalandıkça ses yavaş yavaş azalır ve sonunda duyulmaz hale gelir. Bir iletim ortamı olmadan, zil zilinin titreşimleri yayılamaz ve ses kulaklarımıza ulaşmaz. Zilin altındaki havayı bırakalım ve zil sesini tekrar duyalım.

Pirinç. 80. Maddi ortamın olmadığı uzayda sesin yayılmadığını kanıtlayan deneyim

Elastik maddeler, örneğin metaller, ahşap, sıvılar, gazlar, sesleri iyi iletir.

Ahşap bir tahtanın bir ucuna bir cep saati koyarız ve diğer ucuna kendimiz geçeriz. Kulağını tahtaya daya, saati duyacağız.

Metal bir kaşığa bir ip bağlayın. İpin ucunu kulağınıza takın. Kaşığı vurarak güçlü bir ses duyacağız. İpi tel ile değiştirirsek daha da güçlü bir ses duyarız.

Yumuşak ve gözenekli cisimler zayıf ses iletkenleridir. Herhangi bir odayı yabancı seslerin girişinden korumak için duvarlar, zemin ve tavan, ses emici malzeme katmanları ile döşenmiştir. Ara katmanlar olarak, köpüklü polimerler temelinde yapılan keçe, preslenmiş mantar, gözenekli taşlar, çeşitli sentetik malzemeler (örneğin köpük) kullanılır. Bu tür katmanlardaki ses hızla kaybolur.

Sıvılar sesi iyi iletir. Örneğin balıklar, deneyimli balıkçıların bildiği gibi, kıyıda ayak seslerini ve sesleri iyi duyarlar.

Bu nedenle ses herhangi bir esnek ortamda - katı, sıvı ve gaz halinde yayılır, ancak maddenin olmadığı uzayda yayılamaz.

Kaynağın salınımları, çevresinde elastik bir ses frekansı dalgası yaratır. Kulağa ulaşan dalga kulak zarına etki ederek ses kaynağının frekansına karşılık gelen bir frekansta titreşmesine neden olur. Kulak zarının titremeleri, kemikçik sistemi aracılığıyla işitsel sinirin uçlarına iletilir, onları tahriş eder ve böylece ses hissine neden olur.

Gazlarda ve sıvılarda sadece boyuna elastik dalgaların bulunabileceğini hatırlayalım. Örneğin havadaki ses, boyuna dalgalarla, yani ses kaynağından gelen havanın değişen kalınlaşması ve seyrekleşmesiyle iletilir.

Bir ses dalgası, diğer mekanik dalgalar gibi, uzayda anında değil, belirli bir hızda yayılır. Bu, örneğin bir silahın uzaktan ateşlendiğini gözlemleyerek görülebilir. Önce ateş ve duman görüyoruz ve bir süre sonra silah sesi duyuyoruz. Duman, ilk ses titreşimiyle aynı anda ortaya çıkar. Sesin ortaya çıktığı an (dumanın çıktığı an) ile kulağa ulaştığı an arasındaki t zaman aralığını ölçerek sesin yayılma hızını belirleyebilirsiniz:

Ölçümler, 0 °C ve normal atmosfer basıncında havadaki ses hızının 332 m/s olduğunu göstermektedir.

Sıcaklık ne kadar yüksek olursa, gazlarda sesin hızı o kadar yüksek olur. Örneğin, 20 ° С'de havadaki ses hızı 343 m / s, 60 ° С - 366 m / s, 100 ° С - 387 m / s'dir. Bu, sıcaklıktaki bir artışla gazların esnekliğinin artması ve deformasyon sırasında ortamda ortaya çıkan elastik kuvvetlerin ne kadar büyük olursa, parçacıkların hareketliliğinin o kadar büyük olması ve bir noktadan diğerine daha hızlı titreşimlerin iletilmesi ile açıklanmaktadır. .

Sesin hızı, sesin yayıldığı ortamın özelliklerine de bağlıdır. Örneğin, 0 ° C'de, hidrojen molekülleri daha az kütleli ve daha az inert olduğundan, sesin hızı hidrojende 1284 m / s ve karbondioksitte 259 m / s'dir.

Günümüzde sesin hızı her ortamda ölçülebilmektedir.

Sıvı ve katılardaki moleküller birbirine daha yakındır ve gaz moleküllerinden daha güçlü etkileşir. Bu nedenle sıvı ve katı ortamlarda sesin hızı gaz halindekilere göre daha fazladır.

Ses bir dalga olduğundan, sesin hızını belirlemek için V = s / t formülüne ek olarak, bildiğiniz formülleri kullanabilirsiniz: V = λ / T ve V = vλ. Problemleri çözerken sesin havadaki hızı genellikle 340 m/s olarak kabul edilir.

sorular

1. Şekil 80'de gösterilen deneyin amacı nedir? Bu deneyin nasıl yapıldığını ve bundan ne sonuç çıkardığını açıklayın.
2. Ses gazlarda, sıvılarda ve katılarda yayılabilir mi? Cevaplarınızı örneklerle onaylayın.
3. Hangi cisimler ses iletmede daha iyidir - elastik veya gözenekli? Elastik ve gözenekli cisimlere örnekler veriniz.
4. Hangi dalga - boyuna veya enine - havada yayılan sestir; Suda?
5. Ses dalgasının bir anda değil, belli bir hızla yayıldığını gösteren bir örnek veriniz.

Egzersiz # 30

1. Ay'da şiddetli bir patlamanın sesi Dünya'da duyulabilir mi? Cevabı gerekçelendirin.
2. İpliğin her iki ucuna bir sabunluk yarısı bağlıysa, böyle bir telefonun yardımıyla farklı odalarda fısıltıda bile konuşabilirsiniz. Fenomeni açıklayın.
3. 0.002 s periyoduyla salınan bir kaynak suda 2,9 m uzunluğunda dalgalar uyandırıyorsa, sesin sudaki hızını belirleyin.
4. Hava, su ve camdaki 725 Hz ses dalga boyunu belirleyin.
5. Uzun bir metal borunun bir ucuna bir kez çekiçle vuruldu. Darbeden çıkan ses metalin üzerinden borunun ikinci ucuna yayılır mı; borunun içindeki havadan mı? Borunun diğer ucundaki kişi kaç vuruş duyacak?
6. Demiryolunun düz bir bölümünün yakınında duran bir gözlemci, uzakta giden bir buharlı lokomotifin düdüğü üzerinde buhar gördü. Buharın ortaya çıkmasından 2 saniye sonra bir düdük sesi duydu ve 34 saniye sonra lokomotif gözlemcinin yanından geçti. Lokomotifin hızını belirleyin.

SU ALTI AVCILIĞI

Suda ses yayılımı .

Ses suda havada olduğundan beş kat daha hızlı yayılır. Ortalama hız 1400 - 1500 m / s'ye eşittir (havada ses yayılma hızı 340 m / s'dir). Sudaki işitilebilirliğin de arttığı görülüyor. Aslında, bu durumdan çok uzak. Sonuçta, sesin gücü yayılma hızına değil, ses titreşimlerinin genliğine ve işitme organlarının algılama yeteneğine bağlıdır. İç kulağın kokleasında işitsel hücrelerden oluşan Corti organı bulunur. Ses dalgaları kulak zarını, kemikçikleri ve Corti organının zarını titreştirir. Ses titreşimlerini algılayan ikincisinin saç hücrelerinden sinir heyecanı, beynin temporal lobunda bulunan işitsel merkeze gider.

Bir ses dalgası bir kişinin iç kulağına iki şekilde girebilir: dış işitme kanalı, kulak zarı ve orta kulağın işitsel kemikleri yoluyla hava iletimi ve kemik iletimi yoluyla, kafatası kemiklerinin titreşimi. Yüzeyde hava iletimi, su altında ise kemik iletimi hakimdir. Basit deneyim buna ikna eder. Her iki kulağınızı da avuç içlerinizle kapatın. Yüzeyde, duyulabilirlik keskin bir şekilde bozulur, ancak su altında bu not edilmez.

Bu nedenle, su altında sesler esas olarak kemik iletimi ile algılanır. Teorik olarak bu, suyun akustik empedansının insan dokularının akustik empedansına yaklaşması ile açıklanır. Bu nedenle ses dalgalarının sudan insan kafasının kemiklerine geçişi sırasındaki enerji kaybı havaya göre daha azdır. Dış işitsel kanal su ile dolduğundan ve kulak zarının yakınındaki küçük bir hava tabakası ses titreşimlerini zayıf bir şekilde ilettiğinden, su altındaki hava iletimi neredeyse kaybolur.

Deneyler, kemik iletiminin hava iletiminden %40 daha düşük olduğunu göstermiştir. Bu nedenle, su altı işitilebilirliği genellikle bozulur. Sesin kemik iletimi ile işitme aralığı, tonalite kadar kuvvete de bağlı değildir: ton ne kadar yüksekse, ses o kadar fazla duyulur.

Bir insan için sualtı dünyası, yabancı seslerin olmadığı bir sessizlik dünyasıdır. Bu nedenle, en basit ses sinyalleri, su altında önemli mesafelerden algılanabilir. Bir kişi 150-200 m mesafede suya batırılmış metal bir kutuya bir darbe duyar, bir çıngırak sesi - 100 m'de, bir zil - 60 m'de.

Su altında yapılan sesler, tıpkı dışarıdan gelen seslerin su altında duyulmaması gibi, genellikle yüzeyde duyulmaz. Sualtı seslerini algılamak için kendinizi en azından kısmen daldırmalısınız. Suya dizlerinize kadar girerseniz daha önce duyulmamış bir ses algılamaya başlarsınız. Daldıkça hacim artar. Özellikle kafa daldırıldığında duyulabilir.

Yüzeyden ses sinyalleri göndermek için ses kaynağını en az yarıya kadar suya indirmek zorunludur ve ses şiddeti değişecektir. Kulakla sualtı yönlendirmesi son derece zordur. Havada ses bir kulağa diğerinden 0.00003 saniye önce gelir. Bu, ses kaynağının konumunu yalnızca 1-3 ° hatayla belirlemenizi sağlar. Su altında, ses her iki kulak tarafından aynı anda algılanır ve bu nedenle net, yönlü bir algı yoktur. Yönlendirme hatası 180 °'dir.

Özel olarak ayarlanmış bir deneyde, uzun gezintilerden sonra yalnızca bireysel ışık dalgıçları ve. Aramalar, ses kaynağının kendilerinden 100-150 m uzakta olduğu yere gitti.Uzun süre sistematik eğitimin, su altında sesle oldukça doğru bir şekilde gezinme yeteneğini geliştirmesine izin verdiği kaydedildi. Ancak eğitim durdurulur durdurulmaz sonuçları geçersiz olur.

Uzun mesafelerde, ses enerjisi yalnızca tüm yol boyunca okyanus tabanına dokunmayan yumuşak ışınlar boyunca yayılır. Bu durumda, ortamın ses yayılım aralığına getirdiği sınırlama, deniz suyunda emilmesidir. Ana absorpsiyon mekanizması, suda çözünen tuzların iyonları ve molekülleri arasındaki akustik bir termodinamik denge dalgasının ihlaline eşlik eden gevşeme süreçleri ile ilişkilidir. Çok çeşitli ses frekanslarında absorpsiyondaki ana rolün magnezyum sülfat tuzu MgSO4'e ait olduğu belirtilmelidir, ancak yüzde olarak deniz suyundaki içeriği oldukça küçüktür - örneğin kaya tuzu NaCl'den neredeyse 10 kat daha az. yine de sesin emiliminde önemli bir rol oynamaz.

Genel olarak konuşursak, deniz suyundaki absorpsiyon ne kadar büyükse, sesin frekansı da o kadar yüksek olur. Yukarıdaki mekanizmanın hakim olduğu 3-5 ila en az 100 kHz arasındaki frekanslarda, absorpsiyon, frekansla yaklaşık 3/2'nin gücüyle orantılıdır. Daha düşük frekanslarda, yeni bir absorpsiyon mekanizması etkinleştirilir (muhtemelen sudaki bor tuzlarının mevcudiyeti ile ilişkilidir), bu özellikle yüzlerce hertz aralığında fark edilir hale gelir; burada absorpsiyon seviyesi anormal derecede yüksektir ve azalan frekansla çok daha yavaş düşer.

Deniz suyundaki absorpsiyonun nicel özelliklerini daha net bir şekilde hayal etmek için, bu etki nedeniyle 100 Hz frekanslı sesin 10 bin km'lik bir yolda 10 kez ve 10 kHz frekansında - 10 kez azaldığını not ediyoruz. sadece 10 km'lik bir mesafe (Şekil 2). Bu nedenle, uzun menzilli sualtı iletişimleri, sualtı engellerinin uzun menzilli tespiti vb. için yalnızca düşük frekanslı ses dalgaları kullanılabilir.

Şekil 2 - Deniz suyunda yayılırken farklı frekanslardaki seslerin 10 kat azaltıldığı mesafeler.

20-2000 Hz frekans aralığı için duyulabilir sesler alanında, su altında orta yoğunluklu seslerin yayılma aralığı 15-20 km'ye ve ultrason bölgesinde - 3-5 km'ye ulaşır.

Küçük hacimlerdeki sularda laboratuvar koşullarında gözlemlenen ses zayıflama değerlerinden yola çıkarsak, çok daha uzun aralıklar beklenebilir. Bununla birlikte, doğal koşullarda, suyun kendisinin özelliklerinden kaynaklanan sönümlemeye (viskoz sönümleme denir) ek olarak, ortamın çeşitli homojen olmayanları tarafından saçılması ve emilmesi de etkiler.

Sesin kırılması veya ses demetinin yolunun bükülmesi, üç ana nedenden dolayı, esas olarak dikey boyunca suyun özelliklerinin homojen olmamasından kaynaklanır: derinlikle birlikte hidrostatik basınçtaki değişiklikler, tuzluluktaki değişiklikler ve değişiklikler. su kütlesinin güneş ışınları tarafından eşit olmayan şekilde ısıtılması nedeniyle sıcaklıkta. Bu sebeplerin bir araya gelmesi sonucu, tatlı su için yaklaşık 1450 m/s ve deniz suyu için yaklaşık 1500 m/s olan ses yayılma hızı, derinlikle değişir ve değişim yasası mevsime bağlıdır. , günün saati, rezervuarın derinliği ve bir dizi başka neden. ... Kaynaktan ufka belirli bir açıyla çıkan ses ışınları bükülür ve bükülmenin yönü sesin ortamdaki hızının dağılımına bağlıdır. Yaz aylarında, üst katmanlar alt katmanlardan daha sıcak olduğunda, ışınlar aşağı doğru bükülür ve çoğunlukla alttan yansır ve enerjilerinin önemli bir bölümünü kaybeder. Aksine, kışın, suyun alt katmanları sıcaklığını korurken, üst katmanlar soğurken, ışınlar yukarı doğru bükülür ve su yüzeyinden çok daha az enerji kaybı olan çoklu yansımalara uğrar. Bu nedenle, kışın ses yayılım aralığı yaza göre daha fazladır. Kırılmanın bir sonucu olarak, sözde. ölü bölgeler, yani duyulabilirliğin olmadığı kaynağa yakın olan alanlar.

Bununla birlikte, kırılmanın varlığı, ses yayılım aralığında bir artışa yol açabilir - seslerin su altında ultra uzun yayılımı olgusu. Su yüzeyinin altında bir miktar derinlikte, sesin en düşük hızda yayıldığı bir katman vardır; bu derinliğin üzerinde, sıcaklıktaki artıştan dolayı ses hızı artar ve bunun altında derinlikle hidrostatik basınçtaki artıştan dolayı sesin hızı artar. Bu katman bir tür sualtı ses kanalıdır. Kırılma nedeniyle kanalın ekseninden yukarı veya aşağı sapan bir ışın her zaman geri dönme eğilimindedir. Bu katmana bir ses kaynağı ve alıcı yerleştirilirse, orta yoğunluktaki sesler bile (örneğin, 1-2 kg'lık küçük yüklerin patlamaları) yüzlerce ve binlerce kilometre mesafelerde kaydedilebilir. Bir su altı ses kanalının mevcudiyetinde ses yayılım mesafesinde önemli bir artış, ses kaynağı ve alıcının mutlaka kanal ekseninin yakınında değil, örneğin yüzeye yakın konumlandırılması durumunda gözlemlenebilir. Bu durumda, aşağı doğru kırılan ışınlar, derin su katmanlarına girerler, burada yukarı doğru saparlar ve kaynaktan onlarca kilometre uzakta tekrar yüzeye çıkarlar. Ayrıca, ışınların yayılma modeli tekrarlanır ve sonuç olarak sözde bir dizi. genellikle birkaç yüz km'lik mesafelere kadar izlenebilen ikincil aydınlatılmış bölgeler.

Dalga boyları çok küçük olduğunda yüksek frekanslı seslerin, özellikle ultrasonun yayılması, genellikle doğal rezervuarlarda bulunan küçük homojen olmayanlardan etkilenir: mikroorganizmalar, gaz kabarcıkları, vb. Bu düzensizlikler iki şekilde çalışır: ses dalgalarının enerjisini emer ve dağıtırlar. Sonuç olarak, ses titreşimlerinin frekansındaki bir artışla, yayılma aralıkları azalır. Bu etki, özellikle homojensizliğin en fazla olduğu suyun yüzey tabakasında belirgindir. Sesin düzensizliklerle saçılması, ayrıca su yüzeyinin ve dibinin düzensizlikleri, bir ses darbesinin gönderilmesine eşlik eden sualtı yankılanma fenomenine neden olur: bir dizi homojen olmayan ve birleşmeden yansıyan ses dalgaları, verir. kapalı odalarda gözlenen yankılanma gibi sona erdikten sonra devam eden ses nabzının sıkılaşması. Sualtı yankılanması, hidroakustiğin bir dizi pratik uygulaması için, özellikle sonar için oldukça önemli bir engeldir.

Sualtı seslerinin yayılma aralığının sınırları da sözde ile sınırlıdır. çift ​​kökenli denizin kendi sesleri. Gürültünün bir kısmı, dalgaların su yüzeyindeki etkisinden, deniz sörfünden, yuvarlanan çakılların gürültüsünden vb. Diğer bir kısım ise deniz faunası ile ilişkilidir; buna balıklar ve diğer deniz hayvanları tarafından yapılan sesler dahildir.

Ses, hayatımızın bileşenlerinden biridir ve bir kişi onu her yerde duyar. Bu fenomeni daha ayrıntılı olarak ele almak için önce kavramın kendisini anlamanız gerekir. Bunu yapmak için, "ses, elastik bir ortamda yayılan ve içinde mekanik titreşimler yaratan elastik dalgalardır" yazan ansiklopediye başvurmanız gerekir. Daha basit bir ifadeyle, bunlar herhangi bir ortamda duyulabilir titreşimlerdir. Sesin ana özellikleri, ne olduğuna bağlıdır. Her şeyden önce, örneğin suda yayılma hızı başka bir ortamdan farklıdır.

Herhangi bir ses analogunun belirli özellikleri (fiziksel özellikler) ve nitelikleri (bu işaretlerin insan duyumlarına yansıması) vardır. Örneğin, süre-süre, frekans-perde, kompozisyon-tını vb.

Sesin sudaki hızı, örneğin havadakinden çok daha yüksektir. Sonuç olarak, daha hızlı yayılır ve çok daha uzakta duyulur. Bu, su ortamının yüksek moleküler yoğunluğu nedeniyle olur. Havadan ve çelikten 800 kat daha yoğundur. Sesin yayılmasının büyük ölçüde çevreye bağlı olduğu sonucu çıkar. Spesifik rakamlara dönelim. Yani sudaki ses hızı 1430 m / s, havada - 331,5 m / s.

Çalışan bir geminin motorunun ürettiği gürültü gibi düşük frekanslı ses, her zaman gemi göründüğünden biraz daha erken duyulur. Hızı birkaç şeye bağlıdır. Suyun sıcaklığı yükselirse, doğal olarak sudaki sesin hızı da yükselir. Aynı şey, su kütlesinin derinliği arttıkça artan su tuzluluğu ve basıncındaki bir artışla da olur. Hız üzerinde özel bir rol, termoklin gibi bir fenomen tarafından oynanabilir. Bunlar, su katmanlarının farklı sıcaklıklarda buluştuğu yerlerdir.

Ayrıca bu tür yerlerde farklıdır (sıcaklık farkı nedeniyle). Ve ses dalgaları böyle farklı yoğunluktaki katmanlardan geçtiğinde, güçlerinin çoğunu kaybederler. Termoklin ile çarpıştıktan sonra, ses dalgası kısmen ve bazen tamamen yansıtılır (yansıma derecesi sesin düştüğü açıya bağlıdır), ardından bu yerin diğer tarafında bir gölge bölgesi oluşur. Bir örnek ele alırsak, termoklin üzerindeki bir su boşluğuna bir ses kaynağı yerleştirildiğinde, o zaman altında bile bir şeyi duymak sadece zor değil, aynı zamanda pratik olarak imkansız olacaktır.

Yüzeyin üzerinde yayılanlar, suyun kendisinde asla duyulmaz. Ve bunun tersi, su tabakasının altındayken olur: üstünde, ses çıkarmaz. Modern dalgıçlar bunun çarpıcı bir örneğidir. Suyun etkilemesi ve sudaki yüksek ses hızının hareket ettiği yönü belirleme kalitesini düşürmesi nedeniyle işitmeleri büyük ölçüde azalır. Bu, stereofonik sesi algılama yeteneğini köreltir.

Su tabakasının altında, insan kulağına, atmosferde olduğu gibi kulak zarlarından değil, en çok kafa kafatasının kemiklerinden girerler. Bu işlemin sonucu, her iki kulakla aynı anda algılanmasıdır. İnsan beyni şu anda sinyallerin nereden geldiğini ve hangi yoğunlukta geldiğini ayırt edemiyor. Sonuç, durumdan çok uzak olsa da, sesin aynı anda her yönden geliyormuş gibi göründüğü bilincinin ortaya çıkmasıdır.

Yukarıdakilere ek olarak, sudaki ses dalgaları, absorpsiyon, sapma ve saçılma gibi niteliklere sahiptir. Birincisi, tuzlu sudaki ses kuvvetinin, su ortamının ve içindeki tuzların sürtünmesi nedeniyle yavaş yavaş kaybolmasıdır. Sapma, sesin kaynağından uzaklığında kendini gösterir. Işık gibi uzayda çözülüyor gibi görünüyor ve sonuç olarak yoğunluğu önemli ölçüde düşüyor. Ve ortamın homojen olmamaları, her türlü engellerin üzerine saçılmasından dolayı salınımlar tamamen ortadan kalkar.

Bu ders "Ses Dalgaları" konusunu kapsar. Bu dersimizde akustik çalışmamıza devam edeceğiz. Önce ses dalgalarının tanımını tekrarlayacağız, sonra frekans aralıklarını ele alacağız ve ultrasonik ve infrasonik dalgalar kavramını tanıyacağız. Ayrıca çeşitli ortamlarda ses dalgalarının doğasında bulunan özellikleri tartışacağız ve hangi özelliklere sahip olduklarını öğreneceğiz. .

Ses dalgaları - bunlar, işitme organıyla yayılan ve etkileşime giren mekanik titreşimlerdir ve bir kişi tarafından algılanır (Şekil 1).

Pirinç. 1. Ses dalgası

Fizikte bu dalgalarla ilgilenen bölüme akustik denir. Halk arasında "söylenti" denilen kişilerin mesleği akustiktir. Ses dalgası, elastik bir ortamda yayılan bir dalgadır, boyuna bir dalgadır ve elastik bir ortamda yayıldığında, sıkıştırma ve gevşeme dönüşümlüdür. Bir mesafe üzerinden zamanla iletilir (Şekil 2).

Pirinç. 2. Bir ses dalgasının yayılması

Ses dalgaları, 20 ila 20.000 Hz frekansında gerçekleştirilen titreşimleri içerir. Bu frekanslar için karşılık gelen dalga boyları 17 m (20 Hz için) ve 17 mm'dir (20.000 Hz için). Bu aralık duyulabilir ses olarak anılacaktır. Bu dalga boyları, ses yayılma hızının olduğu hava için verilmiştir.

Akustiğin ilgilendiği böyle aralıklar da vardır - infrasonik ve ultrasonik. Infrasound, frekansı 20 Hz'den az olanlardır. Ve ultrasonik olanlar, frekansı 20.000 Hz'den fazla olanlardır (Şekil 3).

Pirinç. 3. Ses dalgalarının aralıkları

Her eğitimli insan, ses dalgalarının frekans aralığında gezinmeli ve ultrason taramasına giderse, bilgisayar ekranındaki görüntünün 20.000 Hz'den fazla bir frekansta oluşturulacağını bilmelidir.

ultrason - bunlar ses dalgalarına benzer mekanik dalgalardır, ancak frekansı 20 kHz ila bir milyar hertz arasındadır.

Frekansı bir milyar hertz'den fazla olan dalgalara denir. hiper ses.

Ultrason, döküm parçalardaki kusurları tespit etmek için kullanılır. İncelenecek parçaya bir kısa ultrasonik sinyal akışı yönlendirilir. Arızanın olmadığı yerlerde sinyaller alıcı tarafından kaydedilmeden parçadan geçer.

Parçada bir çatlak, hava boşluğu veya başka bir homojensizlik varsa, ultrasonik sinyal ondan yansıtılır ve geri dönerek alıcıya girer. Bu yöntem denir ultrasonik kusur tespiti.

Ultrason uygulamalarının diğer örnekleri ultrason makineleri, ultrason makineleri ve ultrason tedavisidir.

kızılötesi - Ses dalgalarına benzer, ancak frekansı 20 Hz'den az olan mekanik dalgalar. İnsan kulağı tarafından algılanmazlar.

İnfrasonik dalgaların doğal kaynakları fırtınalar, tsunamiler, depremler, kasırgalar, volkanik patlamalar ve gök gürültülü fırtınalardır.

Infrasound ayrıca yüzeyi titretmek (örneğin bazı büyük nesneleri yok etmek) için kullanılan önemli bir dalgadır. Toprağa infrasound göndeririz - ve toprak ezilir. Bu nerede kullanılır? Örneğin, elmas bileşenlerinin bulunduğu cevherin alındığı ve bu elmas kapanımlarını bulmak için küçük parçacıklar halinde ezildiği elmas madenlerinde (Şek. 4).

Pirinç. 4. Infrasound uygulaması

Sesin hızı çevresel koşullara ve sıcaklığa bağlıdır (Şek. 5).

Pirinç. 5. Bir ses dalgasının çeşitli ortamlarda yayılma hızı

Not: havada, sesin hızı 'de, hızında artar. Eğer bir araştırmacıysanız, bu bilgi sizin için yararlı olabilir. Ortamdaki sesin hızını değiştirerek sıcaklık farklarını kaydedecek bir tür sıcaklık sensörü bile üretebilirsiniz. Ortam ne kadar yoğunsa, ortamın parçacıkları arasındaki etkileşim ne kadar ciddi olursa, dalganın o kadar hızlı yayıldığını zaten biliyoruz. Bunu kuru hava ve nemli hava örneğini kullanarak son paragrafta tartıştık. Su için, ses yayılma hızı. Bir ses dalgası yaratırsanız (diyapazona vurun), sudaki yayılma hızı havadakinden 4 kat daha fazla olacaktır. Bilgi su ile havadan 4 kat daha hızlı hareket edecektir. Ve çelikte daha da hızlı: (şek. 6).

Pirinç. 6. Bir ses dalgasının yayılma hızı

Ilya Muromets'in kullandığı destanlardan (ve Gaidar'ın RVS'sindeki tüm kahramanlar ve sıradan Rus halkı ve oğlanlar), yaklaşan ancak hala uzakta olan bir nesneyi tespit etmek için çok ilginç bir yöntem kullandığını biliyorsunuz. Sürüş sırasında çıkardığı ses henüz duyulmuyor. İlya Muromets, kulağını yere dayayarak duyabiliyor. Niye ya? Ses sağlam zeminde daha yüksek bir hızda iletildiği için İlya Muromets'in kulağına daha hızlı ulaşacak ve düşmanla karşılaşmaya hazırlanabilecektir.

En ilginç ses dalgaları müzikal sesler ve gürültülerdir. Hangi nesneler ses dalgaları oluşturabilir? Bir dalga kaynağı ve esnek bir ortam alırsak, ses kaynağını uyumlu bir şekilde titreştirirsek, o zaman harika bir ses dalgasına sahip oluruz, buna müzik sesi denir. Bu ses dalgaları kaynakları örneğin bir gitarın veya kuyruklu piyanonun telleri olabilir. Bu, bir hava borusunun (organ veya boru) boşluğunda oluşan bir ses dalgası olabilir. Müzik derslerinden notları bilirsiniz: do, re, mi, fa, sol, la, si. Akustikte bunlara ton denir (Şekil 7).

Pirinç. 7. Müzikal tonlar

Ses çıkarabilen tüm nesnelerin kendine has özellikleri olacaktır. Nasıl farklılık gösterirler? Dalga boyu ve frekans bakımından farklılık gösterirler. Bu ses dalgaları, uyumlu olmayan ses veren cisimler tarafından yaratılıyorsa veya ortak bir orkestra parçasına bağlı değilse, bu kadar çok sayıda sese gürültü denir.

Gürültü- zamansal ve spektral yapının karmaşıklığı ile karakterize edilen çeşitli fiziksel nitelikteki rastgele titreşimler. Gürültü kavramı her gün ve fiziksel var, çok benzerler ve bu nedenle onu ayrı bir önemli değerlendirme konusu olarak sunuyoruz.

Ses dalgalarının nicel tahminlerine geçelim. Müzikal ses dalgalarının özellikleri nelerdir? Bu özellikler yalnızca harmonik ses titreşimleri için geçerlidir. Böyle, ses seviyesi... Bir sesin yüksekliğini ne belirler? Bir ses dalgasının zaman içinde yayılımını veya bir ses dalgası kaynağının salınımını düşünün (Şek. 8).

Pirinç. 8. Ses seviyesi

Aynı zamanda, sisteme çok fazla ses eklemezsek (örneğin, bir piyano tuşuna hafifçe dokunursak), o zaman sessiz bir ses olacaktır. Elimizi yüksek sesle kaldırırsak, tuşa basarak bu sesi çağırırız, yüksek bir ses alırız. Bu neye bağlıdır? Sessiz bir ses, yüksek bir sese göre daha düşük bir titreşim genliğine sahiptir.

Müzik sesinin ve diğerlerinin bir sonraki önemli özelliği, yükseklik... Sesin perdesi neye bağlıdır? Perde frekansa bağlıdır. Kaynağın sık sık salınım yapmasını sağlayabiliriz veya çok hızlı olmamasını sağlayabiliriz (yani, birim zamanda daha az salınım yapar). Aynı genliğe sahip yüksek ve alçak sesin zaman taramasını düşünün (Şek. 9).

Pirinç. 9. Ses perdesi

İlginç bir sonuç çıkarılabilir. Bir kişi basta şarkı söylerse, ses kaynağı (bunlar ses telleridir) soprano söyleyen bir kişiden birkaç kat daha yavaş salınır. İkinci durumda, ses telleri daha sık titrer, bu nedenle dalganın yayılmasında daha sık sıkıştırma ve vakum odaklarına neden olurlar.

Ses dalgalarının fizikçilerin incelemediği bir başka ilginç özelliği daha vardır. Bu tını... Balalaykada veya çelloda çalınan müziğin aynısını bilir ve kolayca ayırt edersiniz. Bu sesler arasındaki fark nedir veya bu performans nedir? Deneyin başında, sesleri çıkaran insanlardan, ses hacminin aynı olması için onları yaklaşık olarak aynı genlikte yapmalarını istedik. Bir orkestra örneğinde olduğu gibi: Bir enstrüman seçmeniz gerekmiyorsa, herkes aşağı yukarı aynı, aynı güçte çalar. Yani balalayka ve çellonun tınısı farklıdır. Bir enstrümandan, diğerinden çıkarılan sesi diyagramlar kullanarak çizseydik, aynı olurdu. Ancak bu enstrümanları seslerinden kolayca ayırt edebilirsiniz.

Tınının önemine bir başka örnek. Aynı müzik okulundan aynı öğretmenlerle mezun olan iki şarkıcı düşünün. Notlar için eşit derecede iyi çalıştılar. Nedense biri olağanüstü bir performans sergiliyor, diğeri ise tüm hayatı boyunca kariyerinden memnun değil. Aslında, bu yalnızca ortamlarında sadece ses titreşimlerine neden olan enstrümanları tarafından belirlenir, yani sesleri tını bakımından farklıdır.

bibliyografya

1. Sokolovich Yu.A., Bogdanova G.S. Fizik: problem çözme örnekleri içeren bir el kitabı. - 2. baskı yeniden dağıtım. - X.: Vesta: Ranok yayınevi, 2005. - 464 s.
2. Peryshkin A.V., Gutnik E.M., Fizik. 9. sınıf: genel eğitim için ders kitabı. kurumlar / A.V. Peryshkin, E.M. Gutnik. - 14. baskı, Stereotip. - M.: Bustard, 2009 .-- 300 s.

1. İnternet portalı "eduspb.com" ()
2. İnternet portalı "msk.edu.ua" ()
3. İnternet portalı "class-fizika.narod.ru" ()

Ev ödevi

1. Ses nasıl yayılır? Sesin kaynağı ne olabilir?
2. Ses uzayda yayılabilir mi?
3. İnsan işitme organına ulaşan her dalga onun tarafından algılanır mı?