SlideShare uma empresa Scribd logo
1 de 49
“ В В Е Д Е Н И Е  В  Ф И З И К У  З В У К А ”   Презентации к лекциям автор – составитель :  А. С. Воронкин 13  ноября 2011 год МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ МИНИСТЕРСТВО КУЛЬТУРЫ УКРАИНЫ ЛУГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ КУЛЬТУРЫ И ИСКУССТВ Л Е К Ц И Я  № 2
Лекция 2. Волновые процессы   и звуковые волны План лекции 2.1 .   Возникновение волны. Точечный источник волн. Волновой процесс 2 . 2.  Поперечные волны 2.3.  Продольные волны  2.4.  Поверхностные волны  2.5.  Связь между длиной волны, скоростью ее распространения и периодом 2.6.  Волновая поверхность и фронт волны 2.7.  Уравнение плоской волны (смещение частиц среды в бегущей волне) 2.8.  Звуковые волны в воздухе 2.9.  Скорость распространения звука
2.1 .   Возникновение волны.  Точечный источник волн. Волновой процесс  Пожалуй, самыми наглядными являются волны на поверхности воды. Их можно просто увидеть невооруженным взглядом.  Бросим камень, скажем, в озеро со спокойной поверхностью воды. От места падения камня начнет распространяться волна, а вернее целая “ группа волн ”.  Волны, идущие по поверхности воды от брошенного камня, являются  круговыми  Итак, при распространении некоторого волнового импульса мы наблюдаем распространение нескольких волн (некоторой их группы).  Скорость распространения импульса потому и называется групповой .  Количество синусоидальных волн, образующих импульс (волновой пакет, группу волн, цуг) может быть как конечным (минимум – две), так и бесконечным.  Наблюдается сумма колебаний различных частот   и обнаруживается изменение амплитуды во времени.
Точечный источник волн  В Н И М А Н И Е Причиной возникновения волны является не само движение шарика, а периодическое возмущение поверхности воды в точке возникновения волны.  Чтобы получить круговые волны на поверхности воды нам необходимо создать некоторое возмущение в точке, которая будет центром окружностей, образованных фронтами.  Чтобы эта волна имела определенную (единственную) частоту необходимо непрерывное (периодическое) возмущение. Его можно осуществить с помощью  колеблющегося в вертикальном направлении закрепленного на стержне шарика  подходящих размеров. Хотя  и такая волна все-таки не будет синусоидальной, так как ее амплитуда будет обратно пропорциональной корню квадратному от расстояния до начала координат .
Волновой процесс При рассмотрении колебаний можно не учитывать некоторые особенности среды, в таком случае  среда рассматривается как  сплошная , непрерывно распределенная в пространстве и обладающая  упругими свойствами . Волновым процессом или волной  называется процесс распространения колебаний с конечной скоростью в сплошной среде. При распространении волны частицы  колеблются около своих положений равновесия, а не перемещаются вслед за волной .  Основным свойством всех волн является  перенос энергии без переноса вещества .
Представьте себе, что группа людей (например на стадионе) встает и присаживается обратно вниз, люди, находящиеся вблизи видят их, и также встают и т.д. Очень скоро  такая волна распространится по всему стадиону. А люди остаются на своих местах . Источник :  Асламазов Л. Как волны передают информацию? / Л. Асламазов //  Научно-популярный физико-математический журнал «Квант», 1986. – №8. – С. 20–24 Источник :  http://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/waves-intro/waves-intro.html
Колебания связанных маятников Волновые процессы удобно изучать на примере  связанных маятников , которые являются основой так называемых волновых машин.  Для демонстрации прикрепим два идентичных математических маятника (с одинаковыми грузиками и нитями одной длины) к поперечному гибкому подвесу (нити), концы которого жестко закреплены в штативах. Математические маятники расположим симметрично друг от друга.  Удерживая один из маятников в положении равновесия, другой отклоним на небольшой угол в поперечном направлении. Будем наблюдать за поведением маятников. Амплитуда колебаний первоначально отклоненного маятника будет постепенно уменьшаться, одновременно с этим второй маятник будет раскачиваться сильнее и сильнее. В какой-то момент времени маятники будут колебаться с одинаковыми амплитудами.
Спустя некоторое время первый маятник приостановится (т.е. войдет в первоначальное состояние равновесия), а второй раскачается настолько, что его амплитуда будет примерно такой же, как в начальный момент у первого маятника.  Продолжим наблюдать. Теперь все процессы будут происходить в обратной последовательности – амплитуда второго маятника будет уменьшаться, а первого – увеличиваться (до тех пор, пока не достигнет прежней амплитуды).  Затем все повторится сначала.  На рисунке представлена одна из демонстрационных модификаций волновой машины.  Ряд бифилярно подвешенных маятников также могут колебаться перпендикулярно к оси ряда. Если последовательно выводить маятники из положения равновесия (что достигается  равномерным  движением наклонной пластинки, показанной в правой части рисунка), то создается модель бегущей волны. ВНИМАНИЕ Каждая частица (в данном случае грузик) колеблется около своего положения равновесия  значительно быстрее , чем распространяется сама волна. В зависимости от направления колебаний частиц и направления распространения волны  различают  волны поперечные и продольные .
2.2 .   Поперечные волны  Поперечными   называются волны, направление распространения которых перпендикулярно колебаниям частиц среды.  Итак, как же образуется волна?  Возьмем длинный резиновый шнур, один конец которого закрепим, а другим быстрым движением руки совершим однократное колебание в вертикальной плоскости.  Рука тянет конец шнура вверх, а поскольку концевой участок шнура  « связан »  с соседними участками, то им так же передается сила, действующая вверх, и они тоже начнут двигаться вверх. Один за другим последовательные участки шнура поднимаются вверх, и вдоль шнура движется гребень волны. Тем временем рука, держащая конец шнура, опускается в исходное положение – вниз, и участки шнура, уже пришедшие в верхнюю точку движения, в той же последовательности возвращаются в исходное состояние. Поперечная волна в сетке, состоящей из шариков
Распространение волнового возмущения обусловлено силами взаимодействия между соседними участками шнура. В идно, что чем дальше частица отстоит от источника колебаний, тем больше она запаздывает в совершении колебаний по сравнению с источником колебаний. Волна, гребни и впадины которой перемещаются в среде, называется  бегущей волной . Шнур в приближении можно считать цепочкой материальных точек – шариков массой  m , соединенных друг с другом упругими силами – пружинами с жесткостью  k Взаимосвязь между частицами шнура осуществляется  силами упругости ,  возникающими вследствие  деформации  при передаче колебаний от одних частиц к другим.
2.3 .   Продольные волны  Не всякие волны можно увидеть. После удара молотком по ветви камертона мы слышим звук, хотя никаких волн в воздухе не видим.  Камертон был изобретен в  1711 г .   английским  музыкантом Дж.   Шором для настройки   музыкальных инструментов Ощущение звука в наших органах слуха возникает при периодическом изменении давления воздуха.  Колебания ветви камертона сопровождаются периодическими сжатиями и разрежениями воздуха вблизи нее.  Эти процессы сжатия и разрежения распространяются в воздухе во все стороны. Они и являются  звуковыми волнами . Ударим по ветви камертона и поднесем к нему маленький шарик, звук будет слышно до тех пор, пока шарик будет отскакивать от камертона (это указывает на его колебания).
Волны, в которых колебания происходят вдоль направления распространения волны, называют  продольными волнами . Звуковые волны являются примером продольных движений .   При распространении звуковой волны частицы среды совершают колебания вдоль направления распространения волны.  Продольная волна в сетке, состоящей из шариков,  скреплённых пружинками
Продольные волны на упругой цепочке Сообщим крайнему слева шарику импульс, направленный вдоль цепочки, толкнув его. По цепочке побежит волна упругой деформации, которая через определенное время достигнет правого конца цепочки. Так как последний шарик связан с цепочкой пружинкой, растянутая пружинка вынудит его вернуться назад, а затем, вследствие своей инертности, шарик сожмет пружинку. Шарики могут смещаться только вдоль цепочки Теперь уже отраженная волна деформации побежит справа налево. Дойдя до первого шарика, она снова отразиться и т.д.
В такой волне все шарики совершают гармонические колебания относительно собственного положения равновесия, причем движение каждого шарика происходит вдоль оси цепочки. Также продольную волну можно наблюдать на длинной мягкой пружине большого диаметра. Ударив по одному из концов пружины, можно заметить, как по пружине будут распространяться последовательные сгущения и разрежения ее витков, бегущие друг за другом. Для еще одной демонстрации можно собрать модель, приведенную на рисунке, в которой шарики будут раскачиваться продольно, т.е. параллельно рейкам АВ и CD.  Качая крайний шар вперед и назад, увидим, как образуются и распространяются вдоль по цепочке чередующиеся уплотнения и разрежения.
Волновая машина. Демонстрация продольных волн О тчетливо видны последовательные стадии образования и распространения продольной волны – чередования областей сжатия и разрежения частиц среды. Поворот ручки по часовой стрелке вызывает продольную бегущую  волну, распространяющуюся слева направо.
Поперечные волны могут возникать в твердых телах . Электромагнитные волны, в том числе и свет, являются поперечными.  Продольные волны могут возникать, как в твердых телах, так и в жидкостях и газах .   Появление поперечных волн в твердых телах объясняется возникновением сил упругости при деформациях сдвига. Поперечная волна  Продольная волна
2.4 .   Поверхностные волны  Существуют еще волны и третьего типа –  поверхностные волны   – волны,   распространяющиеся на границе раздела двух сред.  Волны на поверхности воды – один из примеров поверхностных волн, существующих на границе между водой и воздухом. Такие волны являются более сложными, т.к. имеют как поперечную, так и продольную компоненты.  Волна на поверхности жидкости не является ни продольной, ни поперечной.  Волны на поверхности воды Красный шарик, моделирующий молекулу на поверхности жидкости, совершает круговое движение.
В волне движение жидкости не стационарно.  При небольших амплитудах с большим приближением можно утверждать, что  поверхностные частицы движутся по  круговым путям –  окружностям .  Движение молекул в волне на поверхности жидкости А частицы, лежащие глубже, испытывая давление со стороны вышележащих, движутся  по круговым путям эллиптического вида  (в самой нижней части рисунка показаны продольные волны).
2.5 .   Связь между длиной волны, скоростью ее распространения и периодом (частотой)  Скорость, с которой распространяется возмущение в упругой среде, называют  скоростью волны  Расстояние, на которое распространяется волна за время равное периоду колебания  Т , называют  длиной волны   λ : Другими словами,  длина волны  –  это расстояние между ближайшими точками среды, колеблющимися в одинаковых фазах .
2.6 .   Волновая поверхность и фронт волны  Волновая поверхность   – это поверхность, проведенная через равновесные положения частиц среды, совершающих колебания в одинаковой фазе. Другими словами,   волновая поверхность  –  это геометрическое место точек, колеблющихся в одинаковой фазе. для плоской гармонической волны ,[object Object],[object Object],[object Object]
Фронт волны   –  это поверхность, которая отделяет часть пространства, уже вовлеченную в волновой процесс, от области, в которой колебания еще не возникли.  По виду фронта волны выделяют  плоские (а), сферические (б) и цилиндрические (в) волны .  В идеале для этих волн источником колебаний являются соответственно  плоскость, точка и протяженная нить .  ,[object Object],[object Object],[object Object],Для плоских волн :  волновые поверхности – параллельные плоскости Для сферических волн :  волновые поверхности – концентрические сферы
2. 7.   Уравнение плоской волны  (смещение частиц среды в бегущей волне) Плоская волна распространяется только в одном направлении и представляет собой идеализацию, которая лишь приблизительно реализуется на практике.  В плоской волне  волновые поверхности будут представлять совокупность плоскостей, параллельных друг другу.  Уравнением волны    называется выражение, которое дает смещение колеблющейся точки как функцию ее координат и времени.  Эта функция должна быть периодической как относительно времени, так и координат (волна – это распространяющееся колебание, следовательно, периодически повторяющееся движение).
Направим оси координат так, чтобы ось  x  совпадала с направлением распространения волны (на примере уже известной нам одномерной модели). Тогда волновая поверхность будет перпендикулярна оси  x . Так как все точки волновой поверхности колеблются одинаково, смещение   y  будет зависеть только от  х  и  t. К уравнению плоской волны Заставим начальную точку 0 совершать во времени колебания по некоторому закону  y = f ( t ).  Выберем вдоль направления распространения волны на расстоянии от источника волн  x   произвольную точку (например, точку  x =3 ).  Колебания в точке  х  будут повторять колебания в точке 0, но только с запаздыванием (отставанием) по времени  t.  Чтобы пройти путь x, необходимо время
Тогда в общем виде уравнение незатухающей волны, которая распространяется вдоль положительного направления оси  х  со скоростью  υ  можно записать как : Если же колебания частиц происходят по гармоническому закону, то  Значит причем называется  волновым числом.  Таким образом,  уравнение плоской волны , которая распространяется вдоль положительного направления оси  х  со скоростью  υ  в среде,  не поглощающей  энергию (т.е. амплитуда колебаний неизменна :   где  х   – расстояние от источника волн до рассматриваемой точки среды вдоль направления распространения волны,   y(x,t)   – координата гармонического колебания данной точки,   φ 0 –  начальная фаза гармонического колебания источника волн,   Xm –  амплитуда волны ,  ω  –  циклическая частота.
2. 8.   Звуковые волны в воздухе Звук   –  это колебательный процесс, возникающий в воздухе (или другой упругой среде)  под действием какого-либо колеблющегося тела .  Положим рисовые (гречневые или пшенные) зерна на мембрану работающего громкоговорителя. Подадим от звукового генератора сигнал на громкоговоритель – зерна начали подпрыгивать.  Они будет подпрыгивать до тех пор, пока громкоговоритель будет включен.  Звук  распространяется в любой упругой среде  – твердой, жидкой и газообразной,  но не может распространяться в пространстве где нет вещества .
Колебания с частотами менее 16–20 Гц, называются  инфразвуковыми ,  а колебания с частотами более 20000 Гц –  ультразвуковыми . Эти частоты наш слух не воспринимает.  Звуковые волны   – это распространяющиеся в среде упругие волны, обладающие частотами в пределах 16–20000 Гц.
Частотный диапазон голосов певцов и певиц Частота звуковых колебаний, соответствующих человеческому голосу, составляет от 80 до 1400 Гц. Голоса Частотный диапазон, Гц Бас 80-350 Баритон 100-400 Тенор 130-500 Контральто 170-780 Сопрано 250-1000 Колоратурное сопрано 260-1400
Источником звука   может быть всякое тело, колеблющееся в упругой среде со звуковой частотой.  Совершая колебания, тело вызывает колебания прилегающих к нему частиц среды с такой же частотой. Возникает попеременное сжатие и разрежение молекул воздуха. Размах колебательных смещений молекул зависит от  звукового давления.
Распространение звука в воздухе начинается с колебаний плотности воздуха у поверхности колеблющегося тела (источника), которые  последовательно передаются все к более удаленным частицам среды . Как видно из следующего рисунка в области гребня волны молекулы находятся ближе друг к другу (фаза сжатия) – там давление выше атмосферного, а в области впадины волны (фаза разрежения) – давление ниже атмосферного.
Звуковая волна движется в воздухе с постоянной скоростью, вызывая временное повышение давления Поршень, резко сдвинувшийся в трубе в направлении стрелки, смещает соседние частицы воздуха, создает волну сжатия, т.е. звуковую волну, которая начинает распространяться в сторону от поршня
П ринято считать , что  в фазе сжатия звуковое давление положительное, а в фазе разрежения – отрицательное.
Источники звука: дополнительные сведения ,[object Object],[object Object],[object Object]
Получение звука прерыванием струи воздуха Колебания плотности воздуха можно создать и без колеблющегося тела. Давайте приведем во вращение диск, имеющий ряды в  z ,  1,5 z   и  2 z  отверстий, которые расположены по окружности и на одинаковых расстояниях. Будем продувать через них струю воздуха по порядку в каж­дый ряд отверстий – от внутреннего ряда к внешнему . За диском струя будет прерывистой, т.е. возникнут сгущения и разрежения воздуха, а мы услышим звук.  Причем частота звука каждого следующего ряда будет выше. Изменяя скорость вращения диска при продувании воздуха через один и тот же ряд, увидим, что увеличение скорости повышает частоту, а уменьшение – понижает.  Очевидно, что число прерываний воздушной струи в секунду равно произведению числа отверстий  z  на число оборотов  n  диска в 1 с. То есть,  увеличивая скорость вращения диска или пользуясь рядом с большим количеством отверстий, мы увеличиваем число колебаний в секунду.
2.9.  Скорость распространения звука ЗЕМЛЯ ВОДА ВОЗДУХ ОГОНЬ ТВЕРДОЕ ЖИДКОЕ ГАЗООБРАЗНОЕ ПЛАЗМА АГРЕГАТНЫЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА СТИХИИ ПО АРИСТОТЕЛЮ 2.9.1. Агрегатные состояния вещества  ЭФИР
Твердые тела Для деформации твердых тел всегда требуется приложение силы. В твердых телах атомы и молекулы связаны с положениями равновесия в отличии  от жидкостей, где подобные положения равновесия отсутствуют (все атомы и молекулы свободно подвижны друг относительно друга). В твердых телах силы взаимодействия между молекулами велики настолько, что расположение частиц в пространстве обладает периодической повторяемостью и образует так называемую  кристаллическую решётку. Кристаллическая решетка поваренной соли и алмаза
Частицы твёрдого тела при любой температуре (включая 0 К) непрерывно совершают колебания вблизи фиксированных в пространстве положений равновесия –  узлов  кристаллической решётки ( « тепловое движение » ).  Колебания атомов в кристаллическом твердом теле Возможные типы колебаний атомов в кристалле При небольших амплитудах такие колебания можно считать гармоническими. С повышением температуры амплитуды и энергии таких колебаний увеличиваются. Покинуть свое положение частица может лишь при чрезвычайно редком стечении обстоятельств. Имея столь жёсткую внутреннюю структуру, твёрдое тело сохраняет неизменными свою форму и свой объём. кубическая объемно-центрированная кубическая гранецентрированная кубическая гексагональная плотноупакованная Основные типы кристаллических решеток металлов
Жидкости По своим свойствам  жидкости занимают промежуточное положение  между твёрдыми телами и газами: они  сохраняют объём, но не форму .  Как и в твёрдых телах, частицы жидкости упакованы весьма плотно и совершают колебания около некоторых положений равновесия. Попытка сжатия жидкости немедленно приводит к деформациям самих молекул и встречает мощное сопротивление – появляются силы отталкивания. Жидкости, в отличие от газов, практически не сжимаемы. Однако,  в отличие от твёрдых тел, частица жидкости не привязана намертво к своему положению равновесия: после нескольких сотен или тысяч колебаний она скачком меняет его на новое положение  (дрейф молекул) и колеблется в окружении новых частиц. Затем – новый скачок, и так далее, в результате чего жидкость принимает форму сосуда. Атомы в жидкости
Газы У газов плотность значительно меньше, чем у жидкостей , что говорит о больших расстояниях между молекулами (например, при атмосферном давлении объем сосуда в десятки тысяч раз превышает объем находящихся в нем молекул.).  Сами молекулы движутся  поступательно, хаотически и не взаимодействуют иначе, чем при столкновениях, поэтому газы не имеют формы, легко сжимаемы (поэтому плотность газов возрастает с увеличением давления), их молекулы свободно разлетаются во все стороны, занимая весь доступный объем.  Атомы в газе  молекулы, сталкиваясь со стенками сосуда, создают давление газа Если цилиндр с поршнем закрыть гибкой непроницаемой мембраной, то при выдвигании поршня мембрана начнет выгибаться. Газ будет стараться сохранить объем. Если же поршень выдвигать, то мембрана так же будет выгибаться, но в противоположном направлении.
2.9.2. Скорость распространения звука Процесс распространения сжатия или разрежения в газе происходит в результате столкновений молекул газа, поэтому скорость распространения звука в газах примерно равна скорости теплового движения молекул.  Средняя скорость теплового движения молекул увеличивается с повышением температуры и уменьшается с понижением температуры газа, поэтому скорость распространения звука в газе также увеличивается и уменьшается соответственно с повышением и понижением температуры.   Скорость звука в газах  Скорость звука в газах зависит от температуры
Скорость звука в воздухе  Первые опыты по измерению скорости звука в воздухе были поставлены немецким естествоиспытателем А. Гумбольдтом в 1822 г. В этих опытах измерялось время  t  между моментом наблюдения световой вспышки и моментом прихода звука при выстреле из пушки. Скорость распространения света в этих опытах принималась бесконечно большой, поэтому скорость звука определялась по известному расстоянию S до пушки и времени  t  распространения звука :  υ =S/t. При  температуре 0 градусов скорость распространения звука в воздухе - 331 м/с. При повышении температуры на 1°С скорость звука возрастает приблизительно на 0,60 м/с.      Зависимость скорости звука в воздухе от температуры при атмосферном давлении  ( 101325 Па )   П ри атмосферном давлении  для любой температуры скорость звука можно приближенно определить из соотношения :   Александр Гумбольдт   (1769-1859)
Скорость звука в жидкостях и твердых телах  Кроме того  в твердых телах могут распространяться и продольные и поперечные волны, причем скорость продольных больше . Так, в стали поперечные волны распространяются со скоростью 3300 м/с, а продольные – 6100 м/с. Если приложить ухо к рельсам, а на некотором расстоянии кто-то по этим рельсам стукнет, то будут слышны два удара – сначала звук достигнет уха, распространившись по рельсу, а затем по воздуху. В связи с тем, что связь между атомами и молекулами в жидкостях и твердых телах значительно более жесткая, чем в газах,  скорость распространения звуковых волн в жидкостях и твердых телах значительно больше скорости распространения звука в газах .  Скорость  звука в воде была измерена в 1826 г. Ж. Колладоном и Я. Штурмом. О пы т проводили  на Женевском озер е  в Швейцари и.  На   одной лодке поджигали порох и одновременно ударяли в колокол, опущенный в воду. Звук этого колокола с помощью специального  рупора также  опущенного   в воду, улавливался на другой лодке, которая находилась на расстоянии 14 км от первой. По интервалу времени между вспышкой света и приходом звукового сигнала определили скорость звука в воде.  При температуре 8 °С  скорость звука в воде   примерно  равна 1435 м/с .
Скорость распространения звука в различных средах
В   о   п   р   о   с Почему нельзя услышать звон колокола, находящегося внутри сосуда, из которого откачан воздух? Опыт Роберта Бойля, 1660 год На вакуумной тарелке закрепляют электрический звонок .  Тарелку накрывают колоколом и подключают звонок к источнику питания .  После этого начинают отсасывать воздух из-под колокола насосом, при этом постепенно громкость звонка уменьшается. После того, как достигнуто максимальное для насоса разрежение, звонок едва слышен. Английский физик, химик и философ, один из учредителей Лондонского королевского общества. Ввел в химию экспериментальный метод, положил начало химическому анализу. Установил один из газовых законов (закон Бойля – Мариотта, 1662 г.). Роберт Бойль ( 1627 - 1691 )
СКОРОСТЬ ЗВУКА В ГАЗАХ Скорость распространения звуковых волн в газах вычисляется по формуле  где  R  – газовая постоянная , R=8,31   М – молярная масса,  –  отношение молярных теплоемкостей газа при постоянных давлении и  объеме . Абсолютная температура  Т  связана с международной практической температурой t (градусы Цельсия) по международной практической шкале соотношением  T=273,15+t   Из формулы следует, что  скорость звука в газе возрастает с повышением температуры (т.е. пропорциональна корню квадратному из температуры). Кроме того, чем меньше молярная масса газа, тем больше в нем скорость звука (т.е. в более  легких газах скорость звука больше). [ м / с ]
 
Г Е Л И Е В А Я  Р Е Ч Ь При глубоководных погружениях водолазов и аквалангистов для предотвращения  физиологических нарушений (при повышении давления увеличивается количество азота, растворенного в крови, и он начинает оказывать наркотическое действие)  в скафандры вместо обычного воздуха вводят гелиево-кислородную смесь . При этом частота резонансов полостей рта и носоглотки, участвующих в речеобразовании, смещается вверх (изменяются частоты характерных составляющих речи – формант, определяющих ее разборчивость). При повышенных давлениях это смещение еще увеличивается, и тогда речевая связь между водолазом и обеспечивающим судном становится практически невозможной. Речь человека напоминает кряканье утки, поэтому ее называют "утиной" (или "гелиевой").  Почему при вдыхании гелия  ( или смеси гелия с кислородом )  голос человека сдвигается в высокочастотную область ,  а при вдыхании ксенона становится более низкочастотным ?  Аналогично ксенону действует и гексафторид серы.   При 0°С скорость звука в гелии примерно в 2.8 раза выше, чем в воздухе. Скорость звука в газе уменьшается при увеличении его молекулярной массы (плотности).  Молекулярная масса гелия - 4, средняя молекулярная масса воздуха – 29, а молекулярная масса  ксенона – 131.  В   о   п   р   о   с
Французский физик Пилат де Розье решил выяснить, что происходит с человеческим организмом при дыхании водорода. До него никто такого эксперимента не проводил. Ученый сделал вдох и ничего особенного не почувствовал. Усомнившись, что водород проник в его легкие, Розе ещё раз глубоко вдохнул этот газ, а затем выдохнул его на огонь свечи, ожидая увидеть вспышку пламени. Произошел сильный взрыв. Тогда эксперимент чуть не стоил ему жизни.  Жан-Франсуа Пилатр де Розье (1756-1785) Французский физик и химик. Основатель парижского научного общества «Атеней» Первым решился подняться на воздушном шаре.  Так 21 ноября 1783 года на шаре диаметром 15,5 м Розье с маркизом д’Арландом поднялся на значительную высоту.  15 июня 1785 года он хотел перелететь на шаре Ла-Манш, но шар загорелся, и Розье погиб со своим спутником Роменом.
В   ы   в   о   д   ы  : Хорошо приводят звуки упругие вещества .  Мягкие и пористые тела   - плохие проводники звука. Чтобы звукоизолировать помещение от проникновения посторонних звуков стены, пол и потолок обкладывают прослойками из звукопоглощающих материалов. В качестве прослоек использую войлок, прессованную пробку, пористые камни, различные синтетические материалы (пенопласт), изготовленные на основе спененных полимеров. Звук в таких прослойках быстро затухает. Скорость звука в газах увеличивается с повышением температуры . Скорость звука в воздухе растет приблизительно на 0,6 м/с на градус.  Скорость звука в газах меньше, чем в жидкостях, а в жидкостях меньше, чем в твердых телах.  В жидкостях скорость звука, как правило, уменьшается с увеличением температуры. Исключением из этого правила является вода , в которой скорость звука увеличивается с повышением температуры и достигает максимума при 74°C, а с дальнейшим повышением температуры  –  уменьшается.  В упругих твердых телах кроме продольных волн могут распространяться поперечные и поверхностные звуковые волны . Скорость распространения этих волн значительно отличается от скорости распространения продольных волн.
Источники ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Mais conteúdo relacionado

Mais procurados

Efecto doppler y resonania del sonido
Efecto doppler y resonania del sonidoEfecto doppler y resonania del sonido
Efecto doppler y resonania del sonidoSebastian Duque
 
วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต
วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต
วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตTongnapadon
 
บทที่ 3 แรง และ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
บทที่ 3 แรง และ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันบทที่ 3 แรง และ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
บทที่ 3 แรง และ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันThepsatri Rajabhat University
 
Zaburzenia w krazeniu
Zaburzenia w krazeniuZaburzenia w krazeniu
Zaburzenia w krazeniuMrtinez86
 
Gelombang berjalan.ppt kelas 11 ipa 2021 2022
Gelombang berjalan.ppt kelas 11 ipa 2021 2022Gelombang berjalan.ppt kelas 11 ipa 2021 2022
Gelombang berjalan.ppt kelas 11 ipa 2021 2022materipptgc
 
หน้าที่พิเศษของใบ
หน้าที่พิเศษของใบหน้าที่พิเศษของใบ
หน้าที่พิเศษของใบBiobiome
 
ข้อสอบ o-net ม.6 ปี 2552
ข้อสอบ o-net ม.6 ปี 2552ข้อสอบ o-net ม.6 ปี 2552
ข้อสอบ o-net ม.6 ปี 2552blogbiology
 
Getaran dan gelombang - FISIKA 1
Getaran dan gelombang - FISIKA 1Getaran dan gelombang - FISIKA 1
Getaran dan gelombang - FISIKA 1Goodman Butar Butar
 
Zimní řez vinné révy
Zimní řez vinné révyZimní řez vinné révy
Zimní řez vinné révyIvan Knizek
 
รูปแบบข้อสอบวิทยาศาสตร์ ป.5
รูปแบบข้อสอบวิทยาศาสตร์ ป.5รูปแบบข้อสอบวิทยาศาสตร์ ป.5
รูปแบบข้อสอบวิทยาศาสตร์ ป.5Nattayaporn Dokbua
 
การเคลื่อนที่
การเคลื่อนที่การเคลื่อนที่
การเคลื่อนที่พัน พัน
 
สื่อการเรียนการสอนเรื่อง คลื่น เสียง แสง
สื่อการเรียนการสอนเรื่อง คลื่น เสียง แสงสื่อการเรียนการสอนเรื่อง คลื่น เสียง แสง
สื่อการเรียนการสอนเรื่อง คลื่น เสียง แสงnatjira
 
เรื่อง ทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์และการ
เรื่อง  ทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์และการเรื่อง  ทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์และการ
เรื่อง ทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์และการSomporn Laothongsarn
 
แนวคิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการ
แนวคิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการแนวคิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการ
แนวคิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการWan Ngamwongwan
 
คลื่น
คลื่นคลื่น
คลื่นrumpin
 

Mais procurados (20)

Efecto doppler y resonania del sonido
Efecto doppler y resonania del sonidoEfecto doppler y resonania del sonido
Efecto doppler y resonania del sonido
 
วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต
วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต
วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต
 
บทที่ 3 แรง และ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
บทที่ 3 แรง และ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตันบทที่ 3 แรง และ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
บทที่ 3 แรง และ กฎการเคลื่อนที่ของนิวตัน
 
Zaburzenia w krazeniu
Zaburzenia w krazeniuZaburzenia w krazeniu
Zaburzenia w krazeniu
 
Gelombang berjalan.ppt kelas 11 ipa 2021 2022
Gelombang berjalan.ppt kelas 11 ipa 2021 2022Gelombang berjalan.ppt kelas 11 ipa 2021 2022
Gelombang berjalan.ppt kelas 11 ipa 2021 2022
 
หน้าที่พิเศษของใบ
หน้าที่พิเศษของใบหน้าที่พิเศษของใบ
หน้าที่พิเศษของใบ
 
ข้อสอบ o-net ม.6 ปี 2552
ข้อสอบ o-net ม.6 ปี 2552ข้อสอบ o-net ม.6 ปี 2552
ข้อสอบ o-net ม.6 ปี 2552
 
Getaran dan gelombang - FISIKA 1
Getaran dan gelombang - FISIKA 1Getaran dan gelombang - FISIKA 1
Getaran dan gelombang - FISIKA 1
 
Zimní řez vinné révy
Zimní řez vinné révyZimní řez vinné révy
Zimní řez vinné révy
 
รูปแบบข้อสอบวิทยาศาสตร์ ป.5
รูปแบบข้อสอบวิทยาศาสตร์ ป.5รูปแบบข้อสอบวิทยาศาสตร์ ป.5
รูปแบบข้อสอบวิทยาศาสตร์ ป.5
 
ฟิสิกส์ เรื่องเสียง
ฟิสิกส์ เรื่องเสียงฟิสิกส์ เรื่องเสียง
ฟิสิกส์ เรื่องเสียง
 
Waves
Waves Waves
Waves
 
ของไหล ม.5
ของไหล ม.5ของไหล ม.5
ของไหล ม.5
 
การเคลื่อนที่
การเคลื่อนที่การเคลื่อนที่
การเคลื่อนที่
 
สื่อการเรียนการสอนเรื่อง คลื่น เสียง แสง
สื่อการเรียนการสอนเรื่อง คลื่น เสียง แสงสื่อการเรียนการสอนเรื่อง คลื่น เสียง แสง
สื่อการเรียนการสอนเรื่อง คลื่น เสียง แสง
 
Momentum dan impuls
Momentum dan impuls Momentum dan impuls
Momentum dan impuls
 
เรื่อง ทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์และการ
เรื่อง  ทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์และการเรื่อง  ทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์และการ
เรื่อง ทฤษฎีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าของแมกซ์เวลล์และการ
 
แนวคิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการ
แนวคิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการแนวคิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการ
แนวคิดเกี่ยวกับวิวัฒนาการ
 
คลื่น
คลื่นคลื่น
คลื่น
 
Rpp elastisitas
Rpp elastisitasRpp elastisitas
Rpp elastisitas
 

Destaque

Введение в физику звука. Лекция №4: СТОЯЧИЕ ВОЛНЫ
Введение в физику звука. Лекция №4: СТОЯЧИЕ ВОЛНЫВведение в физику звука. Лекция №4: СТОЯЧИЕ ВОЛНЫ
Введение в физику звука. Лекция №4: СТОЯЧИЕ ВОЛНЫOleksii Voronkin
 
ОПЫТ ПРОВЕДЕНИЯ ДИСТАНЦИОННОГО КУРСА «ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИКУ ЗВУКА″
ОПЫТ ПРОВЕДЕНИЯ ДИСТАНЦИОННОГО КУРСА  «ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИКУ ЗВУКА″ОПЫТ ПРОВЕДЕНИЯ ДИСТАНЦИОННОГО КУРСА  «ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИКУ ЗВУКА″
ОПЫТ ПРОВЕДЕНИЯ ДИСТАНЦИОННОГО КУРСА «ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИКУ ЗВУКА″Oleksii Voronkin
 
Введение в физику звука. Лекция №5: БИЕНИЯ. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА
Введение в физику звука. Лекция №5: БИЕНИЯ. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКАВведение в физику звука. Лекция №5: БИЕНИЯ. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА
Введение в физику звука. Лекция №5: БИЕНИЯ. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКАOleksii Voronkin
 
Характеристи звуку
Характеристи звукуХарактеристи звуку
Характеристи звукуOleksii Voronkin
 
Введение в физику звука. Лекция №1: МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ.
Введение в физику звука. Лекция №1: МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ.Введение в физику звука. Лекция №1: МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ.
Введение в физику звука. Лекция №1: МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ.Oleksii Voronkin
 
How to Make Awesome SlideShares: Tips & Tricks
How to Make Awesome SlideShares: Tips & TricksHow to Make Awesome SlideShares: Tips & Tricks
How to Make Awesome SlideShares: Tips & TricksSlideShare
 
Getting Started With SlideShare
Getting Started With SlideShareGetting Started With SlideShare
Getting Started With SlideShareSlideShare
 

Destaque (7)

Введение в физику звука. Лекция №4: СТОЯЧИЕ ВОЛНЫ
Введение в физику звука. Лекция №4: СТОЯЧИЕ ВОЛНЫВведение в физику звука. Лекция №4: СТОЯЧИЕ ВОЛНЫ
Введение в физику звука. Лекция №4: СТОЯЧИЕ ВОЛНЫ
 
ОПЫТ ПРОВЕДЕНИЯ ДИСТАНЦИОННОГО КУРСА «ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИКУ ЗВУКА″
ОПЫТ ПРОВЕДЕНИЯ ДИСТАНЦИОННОГО КУРСА  «ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИКУ ЗВУКА″ОПЫТ ПРОВЕДЕНИЯ ДИСТАНЦИОННОГО КУРСА  «ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИКУ ЗВУКА″
ОПЫТ ПРОВЕДЕНИЯ ДИСТАНЦИОННОГО КУРСА «ВВЕДЕНИЕ В ФИЗИКУ ЗВУКА″
 
Введение в физику звука. Лекция №5: БИЕНИЯ. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА
Введение в физику звука. Лекция №5: БИЕНИЯ. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКАВведение в физику звука. Лекция №5: БИЕНИЯ. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА
Введение в физику звука. Лекция №5: БИЕНИЯ. ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА
 
Характеристи звуку
Характеристи звукуХарактеристи звуку
Характеристи звуку
 
Введение в физику звука. Лекция №1: МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ.
Введение в физику звука. Лекция №1: МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ.Введение в физику звука. Лекция №1: МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ.
Введение в физику звука. Лекция №1: МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ.
 
How to Make Awesome SlideShares: Tips & Tricks
How to Make Awesome SlideShares: Tips & TricksHow to Make Awesome SlideShares: Tips & Tricks
How to Make Awesome SlideShares: Tips & Tricks
 
Getting Started With SlideShare
Getting Started With SlideShareGetting Started With SlideShare
Getting Started With SlideShare
 

Semelhante a Введение в физику звука. Лекция №2: ВОЛНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ И ЗВУКОВЫЕ ВОЛНЫ

й 4.5. с 1 к 2
й  4.5. с 1 к 2й  4.5. с 1 к 2
й 4.5. с 1 к 2timorevel
 
механические волны
механические волнымеханические волны
механические волныKuzLoz86
 
механические колебания 11 класс
механические колебания 11 классмеханические колебания 11 класс
механические колебания 11 классKuzLoz86
 
Лекция 7. Механические волны
Лекция 7. Механические волныЛекция 7. Механические волны
Лекция 7. Механические волныkotikes
 
поляризация света
поляризация светаполяризация света
поляризация светаkatyahg
 
интерференция и дифракция волн
интерференция и дифракция волнинтерференция и дифракция волн
интерференция и дифракция волнKuzLoz86
 
й 4.4. с 1. к 2
й 4.4. с 1. к 2й 4.4. с 1. к 2
й 4.4. с 1. к 2timorevel
 
л 3.5. с 5. к 1
л 3.5. с 5. к 1л 3.5. с 5. к 1
л 3.5. с 5. к 1salimaader
 
й 5.1. с 1. к 3
й 5.1. с 1. к 3й 5.1. с 1. к 3
й 5.1. с 1. к 3timorevel
 
работа шлыкова 0
работа шлыкова 0работа шлыкова 0
работа шлыкова 0evdokimovaen
 
Волновые явления
Волновые явленияВолновые явления
Волновые явленияvladatony
 
й 4.4. с 2. к 2
й 4.4. с 2. к 2й 4.4. с 2. к 2
й 4.4. с 2. к 2timorevel
 
Реферат по физике «Физика звука»
Реферат по физике «Физика звука»Реферат по физике «Физика звука»
Реферат по физике «Физика звука»Kirrrr123
 
гдз. физика 11кл громов 2002 -128с
гдз. физика 11кл громов 2002 -128сгдз. физика 11кл громов 2002 -128с
гдз. физика 11кл громов 2002 -128сИван Иванов
 

Semelhante a Введение в физику звука. Лекция №2: ВОЛНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ И ЗВУКОВЫЕ ВОЛНЫ (20)

й 4.5. с 1 к 2
й  4.5. с 1 к 2й  4.5. с 1 к 2
й 4.5. с 1 к 2
 
механические волны
механические волнымеханические волны
механические волны
 
механические колебания 11 класс
механические колебания 11 классмеханические колебания 11 класс
механические колебания 11 класс
 
Лекция 7. Механические волны
Лекция 7. Механические волныЛекция 7. Механические волны
Лекция 7. Механические волны
 
поляризация света
поляризация светаполяризация света
поляризация света
 
интерференция и дифракция волн
интерференция и дифракция волнинтерференция и дифракция волн
интерференция и дифракция волн
 
й 4.4. с 1. к 2
й 4.4. с 1. к 2й 4.4. с 1. к 2
й 4.4. с 1. к 2
 
л 3.5. с 5. к 1
л 3.5. с 5. к 1л 3.5. с 5. к 1
л 3.5. с 5. к 1
 
й 5.1. с 1. к 3
й 5.1. с 1. к 3й 5.1. с 1. к 3
й 5.1. с 1. к 3
 
механические волны
механические волнымеханические волны
механические волны
 
работа шлыкова 0
работа шлыкова 0работа шлыкова 0
работа шлыкова 0
 
Волновые явления
Волновые явленияВолновые явления
Волновые явления
 
533
533533
533
 
533
533533
533
 
337
337337
337
 
337
337337
337
 
й 4.4. с 2. к 2
й 4.4. с 2. к 2й 4.4. с 2. к 2
й 4.4. с 2. к 2
 
Ритмодинамика безамплитутдных полей
Ритмодинамика безамплитутдных полейРитмодинамика безамплитутдных полей
Ритмодинамика безамплитутдных полей
 
Реферат по физике «Физика звука»
Реферат по физике «Физика звука»Реферат по физике «Физика звука»
Реферат по физике «Физика звука»
 
гдз. физика 11кл громов 2002 -128с
гдз. физика 11кл громов 2002 -128сгдз. физика 11кл громов 2002 -128с
гдз. физика 11кл громов 2002 -128с
 

Mais de Oleksii Voronkin

Культура як науковий феномен.pptx
 Культура як науковий феномен.pptx Культура як науковий феномен.pptx
Культура як науковий феномен.pptxOleksii Voronkin
 
O. Voronkin, S. Lushchin. Laser Diffraction on Particles of a Damaged Surface...
O. Voronkin, S. Lushchin. Laser Diffraction on Particles of a Damaged Surface...O. Voronkin, S. Lushchin. Laser Diffraction on Particles of a Damaged Surface...
O. Voronkin, S. Lushchin. Laser Diffraction on Particles of a Damaged Surface...Oleksii Voronkin
 
Воронкін О.С. Можливості використання генеративного штучного інтелекту в освіті
Воронкін О.С. Можливості використання генеративного штучного інтелекту в освіті Воронкін О.С. Можливості використання генеративного штучного інтелекту в освіті
Воронкін О.С. Можливості використання генеративного штучного інтелекту в освіті Oleksii Voronkin
 
Воронкін О.С. Потенціал штучного інтелекту у розвитку персонального навчально...
Воронкін О.С. Потенціал штучного інтелекту у розвитку персонального навчально...Воронкін О.С. Потенціал штучного інтелекту у розвитку персонального навчально...
Воронкін О.С. Потенціал штучного інтелекту у розвитку персонального навчально...Oleksii Voronkin
 
Використання STEM-проєктів під час дистанційного навчання: ідеї, підходи та с...
Використання STEM-проєктів під час дистанційного навчання: ідеї, підходи та с...Використання STEM-проєктів під час дистанційного навчання: ідеї, підходи та с...
Використання STEM-проєктів під час дистанційного навчання: ідеї, підходи та с...Oleksii Voronkin
 
PISA 2022: оцінювання математичної грамотності
PISA 2022: оцінювання математичної грамотностіPISA 2022: оцінювання математичної грамотності
PISA 2022: оцінювання математичної грамотностіOleksii Voronkin
 
ВОРОНКІН О.С. ТЕХНОЛОГІЇ ШТУЧНОГО ІНТЕЛЕКТУ В ПРОФЕСІЙНІЙ ДІЯЛЬНОСТІ ПЕДАГОГА
ВОРОНКІН О.С. ТЕХНОЛОГІЇ ШТУЧНОГО ІНТЕЛЕКТУ В ПРОФЕСІЙНІЙ ДІЯЛЬНОСТІ ПЕДАГОГАВОРОНКІН О.С. ТЕХНОЛОГІЇ ШТУЧНОГО ІНТЕЛЕКТУ В ПРОФЕСІЙНІЙ ДІЯЛЬНОСТІ ПЕДАГОГА
ВОРОНКІН О.С. ТЕХНОЛОГІЇ ШТУЧНОГО ІНТЕЛЕКТУ В ПРОФЕСІЙНІЙ ДІЯЛЬНОСТІ ПЕДАГОГАOleksii Voronkin
 
Воронкін О.С. Методичні особливості використання датчиків смартфона у шкільно...
Воронкін О.С. Методичні особливості використання датчиків смартфона у шкільно...Воронкін О.С. Методичні особливості використання датчиків смартфона у шкільно...
Воронкін О.С. Методичні особливості використання датчиків смартфона у шкільно...Oleksii Voronkin
 
Адаптація до стресу та стресостійкість особистості
Адаптація до стресу та стресостійкість особистостіАдаптація до стресу та стресостійкість особистості
Адаптація до стресу та стресостійкість особистостіOleksii Voronkin
 
ЗАСОБИ НАВЧАННЯ ТА ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ НАВЧАЛЬНИХ КАБІНЕТІВ І STEM-ЛАБОРАТОРІЙ
ЗАСОБИ НАВЧАННЯ ТА ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ НАВЧАЛЬНИХ КАБІНЕТІВ І STEM-ЛАБОРАТОРІЙЗАСОБИ НАВЧАННЯ ТА ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ НАВЧАЛЬНИХ КАБІНЕТІВ І STEM-ЛАБОРАТОРІЙ
ЗАСОБИ НАВЧАННЯ ТА ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ НАВЧАЛЬНИХ КАБІНЕТІВ І STEM-ЛАБОРАТОРІЙOleksii Voronkin
 
ПЕДАГОГІЧНА СИСТЕМА ФРІДРИХА ФРЕБЕЛЯ В КОНТЕКСТІ STEM-ОСВІТИ
ПЕДАГОГІЧНА СИСТЕМА ФРІДРИХА ФРЕБЕЛЯ В КОНТЕКСТІ STEM-ОСВІТИПЕДАГОГІЧНА СИСТЕМА ФРІДРИХА ФРЕБЕЛЯ В КОНТЕКСТІ STEM-ОСВІТИ
ПЕДАГОГІЧНА СИСТЕМА ФРІДРИХА ФРЕБЕЛЯ В КОНТЕКСТІ STEM-ОСВІТИOleksii Voronkin
 
БЛОК НАЦІОНАЛЬНОГО МУЛЬТИПРЕДМЕТНОГО ТЕСТУ З МАТЕМАТИКИ
БЛОК НАЦІОНАЛЬНОГО МУЛЬТИПРЕДМЕТНОГО ТЕСТУ З МАТЕМАТИКИБЛОК НАЦІОНАЛЬНОГО МУЛЬТИПРЕДМЕТНОГО ТЕСТУ З МАТЕМАТИКИ
БЛОК НАЦІОНАЛЬНОГО МУЛЬТИПРЕДМЕТНОГО ТЕСТУ З МАТЕМАТИКИOleksii Voronkin
 
ПЕРСОНАЛІЗОВАНИЙ ЧОХОЛ ДЛЯ ТЕЛЕФОНУ ТА БРЕЛОК
ПЕРСОНАЛІЗОВАНИЙ ЧОХОЛ ДЛЯ ТЕЛЕФОНУ ТА БРЕЛОКПЕРСОНАЛІЗОВАНИЙ ЧОХОЛ ДЛЯ ТЕЛЕФОНУ ТА БРЕЛОК
ПЕРСОНАЛІЗОВАНИЙ ЧОХОЛ ДЛЯ ТЕЛЕФОНУ ТА БРЕЛОКOleksii Voronkin
 
Гарячі клавіші TINKERCAD
Гарячі клавіші TINKERCADГарячі клавіші TINKERCAD
Гарячі клавіші TINKERCADOleksii Voronkin
 
Методичні рекомендації про викладання фізики та астрономії у 2021-2022 навча...
Методичні рекомендації про викладання фізики та астрономії  у 2021-2022 навча...Методичні рекомендації про викладання фізики та астрономії  у 2021-2022 навча...
Методичні рекомендації про викладання фізики та астрономії у 2021-2022 навча...Oleksii Voronkin
 
Методичні рекомендації про викладання математики у 2021-2022 навчальному році...
Методичні рекомендації про викладання математики у 2021-2022 навчальному році...Методичні рекомендації про викладання математики у 2021-2022 навчальному році...
Методичні рекомендації про викладання математики у 2021-2022 навчальному році...Oleksii Voronkin
 
Методична розробка навчальних завдань у контексті оновленої таксономії Б. Блу...
Методична розробка навчальних завдань у контексті оновленої таксономії Б. Блу...Методична розробка навчальних завдань у контексті оновленої таксономії Б. Блу...
Методична розробка навчальних завдань у контексті оновленої таксономії Б. Блу...Oleksii Voronkin
 
Довідкові матеріали до НМТ з математики
Довідкові матеріали до НМТ з математики Довідкові матеріали до НМТ з математики
Довідкові матеріали до НМТ з математики Oleksii Voronkin
 
Програма ЗНО з математики
Програма ЗНО з математикиПрограма ЗНО з математики
Програма ЗНО з математикиOleksii Voronkin
 
Інтегративні методи і підходи у реалізації освітніх STEM-програм
Інтегративні методи і підходи у реалізації освітніх STEM-програмІнтегративні методи і підходи у реалізації освітніх STEM-програм
Інтегративні методи і підходи у реалізації освітніх STEM-програмOleksii Voronkin
 

Mais de Oleksii Voronkin (20)

Культура як науковий феномен.pptx
 Культура як науковий феномен.pptx Культура як науковий феномен.pptx
Культура як науковий феномен.pptx
 
O. Voronkin, S. Lushchin. Laser Diffraction on Particles of a Damaged Surface...
O. Voronkin, S. Lushchin. Laser Diffraction on Particles of a Damaged Surface...O. Voronkin, S. Lushchin. Laser Diffraction on Particles of a Damaged Surface...
O. Voronkin, S. Lushchin. Laser Diffraction on Particles of a Damaged Surface...
 
Воронкін О.С. Можливості використання генеративного штучного інтелекту в освіті
Воронкін О.С. Можливості використання генеративного штучного інтелекту в освіті Воронкін О.С. Можливості використання генеративного штучного інтелекту в освіті
Воронкін О.С. Можливості використання генеративного штучного інтелекту в освіті
 
Воронкін О.С. Потенціал штучного інтелекту у розвитку персонального навчально...
Воронкін О.С. Потенціал штучного інтелекту у розвитку персонального навчально...Воронкін О.С. Потенціал штучного інтелекту у розвитку персонального навчально...
Воронкін О.С. Потенціал штучного інтелекту у розвитку персонального навчально...
 
Використання STEM-проєктів під час дистанційного навчання: ідеї, підходи та с...
Використання STEM-проєктів під час дистанційного навчання: ідеї, підходи та с...Використання STEM-проєктів під час дистанційного навчання: ідеї, підходи та с...
Використання STEM-проєктів під час дистанційного навчання: ідеї, підходи та с...
 
PISA 2022: оцінювання математичної грамотності
PISA 2022: оцінювання математичної грамотностіPISA 2022: оцінювання математичної грамотності
PISA 2022: оцінювання математичної грамотності
 
ВОРОНКІН О.С. ТЕХНОЛОГІЇ ШТУЧНОГО ІНТЕЛЕКТУ В ПРОФЕСІЙНІЙ ДІЯЛЬНОСТІ ПЕДАГОГА
ВОРОНКІН О.С. ТЕХНОЛОГІЇ ШТУЧНОГО ІНТЕЛЕКТУ В ПРОФЕСІЙНІЙ ДІЯЛЬНОСТІ ПЕДАГОГАВОРОНКІН О.С. ТЕХНОЛОГІЇ ШТУЧНОГО ІНТЕЛЕКТУ В ПРОФЕСІЙНІЙ ДІЯЛЬНОСТІ ПЕДАГОГА
ВОРОНКІН О.С. ТЕХНОЛОГІЇ ШТУЧНОГО ІНТЕЛЕКТУ В ПРОФЕСІЙНІЙ ДІЯЛЬНОСТІ ПЕДАГОГА
 
Воронкін О.С. Методичні особливості використання датчиків смартфона у шкільно...
Воронкін О.С. Методичні особливості використання датчиків смартфона у шкільно...Воронкін О.С. Методичні особливості використання датчиків смартфона у шкільно...
Воронкін О.С. Методичні особливості використання датчиків смартфона у шкільно...
 
Адаптація до стресу та стресостійкість особистості
Адаптація до стресу та стресостійкість особистостіАдаптація до стресу та стресостійкість особистості
Адаптація до стресу та стресостійкість особистості
 
ЗАСОБИ НАВЧАННЯ ТА ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ НАВЧАЛЬНИХ КАБІНЕТІВ І STEM-ЛАБОРАТОРІЙ
ЗАСОБИ НАВЧАННЯ ТА ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ НАВЧАЛЬНИХ КАБІНЕТІВ І STEM-ЛАБОРАТОРІЙЗАСОБИ НАВЧАННЯ ТА ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ НАВЧАЛЬНИХ КАБІНЕТІВ І STEM-ЛАБОРАТОРІЙ
ЗАСОБИ НАВЧАННЯ ТА ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ НАВЧАЛЬНИХ КАБІНЕТІВ І STEM-ЛАБОРАТОРІЙ
 
ПЕДАГОГІЧНА СИСТЕМА ФРІДРИХА ФРЕБЕЛЯ В КОНТЕКСТІ STEM-ОСВІТИ
ПЕДАГОГІЧНА СИСТЕМА ФРІДРИХА ФРЕБЕЛЯ В КОНТЕКСТІ STEM-ОСВІТИПЕДАГОГІЧНА СИСТЕМА ФРІДРИХА ФРЕБЕЛЯ В КОНТЕКСТІ STEM-ОСВІТИ
ПЕДАГОГІЧНА СИСТЕМА ФРІДРИХА ФРЕБЕЛЯ В КОНТЕКСТІ STEM-ОСВІТИ
 
БЛОК НАЦІОНАЛЬНОГО МУЛЬТИПРЕДМЕТНОГО ТЕСТУ З МАТЕМАТИКИ
БЛОК НАЦІОНАЛЬНОГО МУЛЬТИПРЕДМЕТНОГО ТЕСТУ З МАТЕМАТИКИБЛОК НАЦІОНАЛЬНОГО МУЛЬТИПРЕДМЕТНОГО ТЕСТУ З МАТЕМАТИКИ
БЛОК НАЦІОНАЛЬНОГО МУЛЬТИПРЕДМЕТНОГО ТЕСТУ З МАТЕМАТИКИ
 
ПЕРСОНАЛІЗОВАНИЙ ЧОХОЛ ДЛЯ ТЕЛЕФОНУ ТА БРЕЛОК
ПЕРСОНАЛІЗОВАНИЙ ЧОХОЛ ДЛЯ ТЕЛЕФОНУ ТА БРЕЛОКПЕРСОНАЛІЗОВАНИЙ ЧОХОЛ ДЛЯ ТЕЛЕФОНУ ТА БРЕЛОК
ПЕРСОНАЛІЗОВАНИЙ ЧОХОЛ ДЛЯ ТЕЛЕФОНУ ТА БРЕЛОК
 
Гарячі клавіші TINKERCAD
Гарячі клавіші TINKERCADГарячі клавіші TINKERCAD
Гарячі клавіші TINKERCAD
 
Методичні рекомендації про викладання фізики та астрономії у 2021-2022 навча...
Методичні рекомендації про викладання фізики та астрономії  у 2021-2022 навча...Методичні рекомендації про викладання фізики та астрономії  у 2021-2022 навча...
Методичні рекомендації про викладання фізики та астрономії у 2021-2022 навча...
 
Методичні рекомендації про викладання математики у 2021-2022 навчальному році...
Методичні рекомендації про викладання математики у 2021-2022 навчальному році...Методичні рекомендації про викладання математики у 2021-2022 навчальному році...
Методичні рекомендації про викладання математики у 2021-2022 навчальному році...
 
Методична розробка навчальних завдань у контексті оновленої таксономії Б. Блу...
Методична розробка навчальних завдань у контексті оновленої таксономії Б. Блу...Методична розробка навчальних завдань у контексті оновленої таксономії Б. Блу...
Методична розробка навчальних завдань у контексті оновленої таксономії Б. Блу...
 
Довідкові матеріали до НМТ з математики
Довідкові матеріали до НМТ з математики Довідкові матеріали до НМТ з математики
Довідкові матеріали до НМТ з математики
 
Програма ЗНО з математики
Програма ЗНО з математикиПрограма ЗНО з математики
Програма ЗНО з математики
 
Інтегративні методи і підходи у реалізації освітніх STEM-програм
Інтегративні методи і підходи у реалізації освітніх STEM-програмІнтегративні методи і підходи у реалізації освітніх STEM-програм
Інтегративні методи і підходи у реалізації освітніх STEM-програм
 

Введение в физику звука. Лекция №2: ВОЛНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ И ЗВУКОВЫЕ ВОЛНЫ

  • 1. “ В В Е Д Е Н И Е В Ф И З И К У З В У К А ” Презентации к лекциям автор – составитель : А. С. Воронкин 13 ноября 2011 год МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ, МОЛОДЕЖИ И СПОРТА УКРАИНЫ МИНИСТЕРСТВО КУЛЬТУРЫ УКРАИНЫ ЛУГАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ КУЛЬТУРЫ И ИСКУССТВ Л Е К Ц И Я № 2
  • 2. Лекция 2. Волновые процессы и звуковые волны План лекции 2.1 . Возникновение волны. Точечный источник волн. Волновой процесс 2 . 2. Поперечные волны 2.3. Продольные волны 2.4. Поверхностные волны 2.5. Связь между длиной волны, скоростью ее распространения и периодом 2.6. Волновая поверхность и фронт волны 2.7. Уравнение плоской волны (смещение частиц среды в бегущей волне) 2.8. Звуковые волны в воздухе 2.9. Скорость распространения звука
  • 3. 2.1 . Возникновение волны. Точечный источник волн. Волновой процесс Пожалуй, самыми наглядными являются волны на поверхности воды. Их можно просто увидеть невооруженным взглядом. Бросим камень, скажем, в озеро со спокойной поверхностью воды. От места падения камня начнет распространяться волна, а вернее целая “ группа волн ”. Волны, идущие по поверхности воды от брошенного камня, являются круговыми Итак, при распространении некоторого волнового импульса мы наблюдаем распространение нескольких волн (некоторой их группы). Скорость распространения импульса потому и называется групповой . Количество синусоидальных волн, образующих импульс (волновой пакет, группу волн, цуг) может быть как конечным (минимум – две), так и бесконечным. Наблюдается сумма колебаний различных частот и обнаруживается изменение амплитуды во времени.
  • 4. Точечный источник волн В Н И М А Н И Е Причиной возникновения волны является не само движение шарика, а периодическое возмущение поверхности воды в точке возникновения волны. Чтобы получить круговые волны на поверхности воды нам необходимо создать некоторое возмущение в точке, которая будет центром окружностей, образованных фронтами. Чтобы эта волна имела определенную (единственную) частоту необходимо непрерывное (периодическое) возмущение. Его можно осуществить с помощью колеблющегося в вертикальном направлении закрепленного на стержне шарика подходящих размеров. Хотя и такая волна все-таки не будет синусоидальной, так как ее амплитуда будет обратно пропорциональной корню квадратному от расстояния до начала координат .
  • 5. Волновой процесс При рассмотрении колебаний можно не учитывать некоторые особенности среды, в таком случае среда рассматривается как сплошная , непрерывно распределенная в пространстве и обладающая упругими свойствами . Волновым процессом или волной называется процесс распространения колебаний с конечной скоростью в сплошной среде. При распространении волны частицы колеблются около своих положений равновесия, а не перемещаются вслед за волной . Основным свойством всех волн является перенос энергии без переноса вещества .
  • 6. Представьте себе, что группа людей (например на стадионе) встает и присаживается обратно вниз, люди, находящиеся вблизи видят их, и также встают и т.д. Очень скоро такая волна распространится по всему стадиону. А люди остаются на своих местах . Источник : Асламазов Л. Как волны передают информацию? / Л. Асламазов // Научно-популярный физико-математический журнал «Квант», 1986. – №8. – С. 20–24 Источник : http://www.acs.psu.edu/drussell/Demos/waves-intro/waves-intro.html
  • 7. Колебания связанных маятников Волновые процессы удобно изучать на примере связанных маятников , которые являются основой так называемых волновых машин. Для демонстрации прикрепим два идентичных математических маятника (с одинаковыми грузиками и нитями одной длины) к поперечному гибкому подвесу (нити), концы которого жестко закреплены в штативах. Математические маятники расположим симметрично друг от друга. Удерживая один из маятников в положении равновесия, другой отклоним на небольшой угол в поперечном направлении. Будем наблюдать за поведением маятников. Амплитуда колебаний первоначально отклоненного маятника будет постепенно уменьшаться, одновременно с этим второй маятник будет раскачиваться сильнее и сильнее. В какой-то момент времени маятники будут колебаться с одинаковыми амплитудами.
  • 8. Спустя некоторое время первый маятник приостановится (т.е. войдет в первоначальное состояние равновесия), а второй раскачается настолько, что его амплитуда будет примерно такой же, как в начальный момент у первого маятника. Продолжим наблюдать. Теперь все процессы будут происходить в обратной последовательности – амплитуда второго маятника будет уменьшаться, а первого – увеличиваться (до тех пор, пока не достигнет прежней амплитуды). Затем все повторится сначала. На рисунке представлена одна из демонстрационных модификаций волновой машины. Ряд бифилярно подвешенных маятников также могут колебаться перпендикулярно к оси ряда. Если последовательно выводить маятники из положения равновесия (что достигается равномерным движением наклонной пластинки, показанной в правой части рисунка), то создается модель бегущей волны. ВНИМАНИЕ Каждая частица (в данном случае грузик) колеблется около своего положения равновесия значительно быстрее , чем распространяется сама волна. В зависимости от направления колебаний частиц и направления распространения волны различают волны поперечные и продольные .
  • 9. 2.2 . Поперечные волны Поперечными называются волны, направление распространения которых перпендикулярно колебаниям частиц среды. Итак, как же образуется волна? Возьмем длинный резиновый шнур, один конец которого закрепим, а другим быстрым движением руки совершим однократное колебание в вертикальной плоскости. Рука тянет конец шнура вверх, а поскольку концевой участок шнура « связан » с соседними участками, то им так же передается сила, действующая вверх, и они тоже начнут двигаться вверх. Один за другим последовательные участки шнура поднимаются вверх, и вдоль шнура движется гребень волны. Тем временем рука, держащая конец шнура, опускается в исходное положение – вниз, и участки шнура, уже пришедшие в верхнюю точку движения, в той же последовательности возвращаются в исходное состояние. Поперечная волна в сетке, состоящей из шариков
  • 10. Распространение волнового возмущения обусловлено силами взаимодействия между соседними участками шнура. В идно, что чем дальше частица отстоит от источника колебаний, тем больше она запаздывает в совершении колебаний по сравнению с источником колебаний. Волна, гребни и впадины которой перемещаются в среде, называется бегущей волной . Шнур в приближении можно считать цепочкой материальных точек – шариков массой m , соединенных друг с другом упругими силами – пружинами с жесткостью k Взаимосвязь между частицами шнура осуществляется силами упругости , возникающими вследствие деформации при передаче колебаний от одних частиц к другим.
  • 11. 2.3 . Продольные волны Не всякие волны можно увидеть. После удара молотком по ветви камертона мы слышим звук, хотя никаких волн в воздухе не видим. Камертон был изобретен в 1711 г . английским музыкантом Дж. Шором для настройки музыкальных инструментов Ощущение звука в наших органах слуха возникает при периодическом изменении давления воздуха. Колебания ветви камертона сопровождаются периодическими сжатиями и разрежениями воздуха вблизи нее. Эти процессы сжатия и разрежения распространяются в воздухе во все стороны. Они и являются звуковыми волнами . Ударим по ветви камертона и поднесем к нему маленький шарик, звук будет слышно до тех пор, пока шарик будет отскакивать от камертона (это указывает на его колебания).
  • 12. Волны, в которых колебания происходят вдоль направления распространения волны, называют продольными волнами . Звуковые волны являются примером продольных движений . При распространении звуковой волны частицы среды совершают колебания вдоль направления распространения волны. Продольная волна в сетке, состоящей из шариков, скреплённых пружинками
  • 13. Продольные волны на упругой цепочке Сообщим крайнему слева шарику импульс, направленный вдоль цепочки, толкнув его. По цепочке побежит волна упругой деформации, которая через определенное время достигнет правого конца цепочки. Так как последний шарик связан с цепочкой пружинкой, растянутая пружинка вынудит его вернуться назад, а затем, вследствие своей инертности, шарик сожмет пружинку. Шарики могут смещаться только вдоль цепочки Теперь уже отраженная волна деформации побежит справа налево. Дойдя до первого шарика, она снова отразиться и т.д.
  • 14. В такой волне все шарики совершают гармонические колебания относительно собственного положения равновесия, причем движение каждого шарика происходит вдоль оси цепочки. Также продольную волну можно наблюдать на длинной мягкой пружине большого диаметра. Ударив по одному из концов пружины, можно заметить, как по пружине будут распространяться последовательные сгущения и разрежения ее витков, бегущие друг за другом. Для еще одной демонстрации можно собрать модель, приведенную на рисунке, в которой шарики будут раскачиваться продольно, т.е. параллельно рейкам АВ и CD. Качая крайний шар вперед и назад, увидим, как образуются и распространяются вдоль по цепочке чередующиеся уплотнения и разрежения.
  • 15. Волновая машина. Демонстрация продольных волн О тчетливо видны последовательные стадии образования и распространения продольной волны – чередования областей сжатия и разрежения частиц среды. Поворот ручки по часовой стрелке вызывает продольную бегущую волну, распространяющуюся слева направо.
  • 16. Поперечные волны могут возникать в твердых телах . Электромагнитные волны, в том числе и свет, являются поперечными. Продольные волны могут возникать, как в твердых телах, так и в жидкостях и газах . Появление поперечных волн в твердых телах объясняется возникновением сил упругости при деформациях сдвига. Поперечная волна Продольная волна
  • 17. 2.4 . Поверхностные волны Существуют еще волны и третьего типа – поверхностные волны – волны, распространяющиеся на границе раздела двух сред. Волны на поверхности воды – один из примеров поверхностных волн, существующих на границе между водой и воздухом. Такие волны являются более сложными, т.к. имеют как поперечную, так и продольную компоненты. Волна на поверхности жидкости не является ни продольной, ни поперечной. Волны на поверхности воды Красный шарик, моделирующий молекулу на поверхности жидкости, совершает круговое движение.
  • 18. В волне движение жидкости не стационарно. При небольших амплитудах с большим приближением можно утверждать, что поверхностные частицы движутся по круговым путям – окружностям . Движение молекул в волне на поверхности жидкости А частицы, лежащие глубже, испытывая давление со стороны вышележащих, движутся по круговым путям эллиптического вида (в самой нижней части рисунка показаны продольные волны).
  • 19. 2.5 . Связь между длиной волны, скоростью ее распространения и периодом (частотой) Скорость, с которой распространяется возмущение в упругой среде, называют скоростью волны Расстояние, на которое распространяется волна за время равное периоду колебания Т , называют длиной волны λ : Другими словами, длина волны – это расстояние между ближайшими точками среды, колеблющимися в одинаковых фазах .
  • 20.
  • 21.
  • 22. 2. 7. Уравнение плоской волны (смещение частиц среды в бегущей волне) Плоская волна распространяется только в одном направлении и представляет собой идеализацию, которая лишь приблизительно реализуется на практике. В плоской волне волновые поверхности будут представлять совокупность плоскостей, параллельных друг другу. Уравнением волны  называется выражение, которое дает смещение колеблющейся точки как функцию ее координат и времени. Эта функция должна быть периодической как относительно времени, так и координат (волна – это распространяющееся колебание, следовательно, периодически повторяющееся движение).
  • 23. Направим оси координат так, чтобы ось x совпадала с направлением распространения волны (на примере уже известной нам одномерной модели). Тогда волновая поверхность будет перпендикулярна оси x . Так как все точки волновой поверхности колеблются одинаково, смещение y будет зависеть только от х и t. К уравнению плоской волны Заставим начальную точку 0 совершать во времени колебания по некоторому закону y = f ( t ). Выберем вдоль направления распространения волны на расстоянии от источника волн x произвольную точку (например, точку x =3 ). Колебания в точке х будут повторять колебания в точке 0, но только с запаздыванием (отставанием) по времени t. Чтобы пройти путь x, необходимо время
  • 24. Тогда в общем виде уравнение незатухающей волны, которая распространяется вдоль положительного направления оси х со скоростью υ можно записать как : Если же колебания частиц происходят по гармоническому закону, то Значит причем называется волновым числом. Таким образом, уравнение плоской волны , которая распространяется вдоль положительного направления оси х со скоростью υ в среде, не поглощающей энергию (т.е. амплитуда колебаний неизменна : где х – расстояние от источника волн до рассматриваемой точки среды вдоль направления распространения волны, y(x,t) – координата гармонического колебания данной точки, φ 0 – начальная фаза гармонического колебания источника волн, Xm – амплитуда волны , ω – циклическая частота.
  • 25. 2. 8. Звуковые волны в воздухе Звук – это колебательный процесс, возникающий в воздухе (или другой упругой среде) под действием какого-либо колеблющегося тела . Положим рисовые (гречневые или пшенные) зерна на мембрану работающего громкоговорителя. Подадим от звукового генератора сигнал на громкоговоритель – зерна начали подпрыгивать. Они будет подпрыгивать до тех пор, пока громкоговоритель будет включен. Звук распространяется в любой упругой среде – твердой, жидкой и газообразной, но не может распространяться в пространстве где нет вещества .
  • 26. Колебания с частотами менее 16–20 Гц, называются инфразвуковыми , а колебания с частотами более 20000 Гц – ультразвуковыми . Эти частоты наш слух не воспринимает. Звуковые волны – это распространяющиеся в среде упругие волны, обладающие частотами в пределах 16–20000 Гц.
  • 27. Частотный диапазон голосов певцов и певиц Частота звуковых колебаний, соответствующих человеческому голосу, составляет от 80 до 1400 Гц. Голоса Частотный диапазон, Гц Бас 80-350 Баритон 100-400 Тенор 130-500 Контральто 170-780 Сопрано 250-1000 Колоратурное сопрано 260-1400
  • 28. Источником звука может быть всякое тело, колеблющееся в упругой среде со звуковой частотой. Совершая колебания, тело вызывает колебания прилегающих к нему частиц среды с такой же частотой. Возникает попеременное сжатие и разрежение молекул воздуха. Размах колебательных смещений молекул зависит от звукового давления.
  • 29. Распространение звука в воздухе начинается с колебаний плотности воздуха у поверхности колеблющегося тела (источника), которые последовательно передаются все к более удаленным частицам среды . Как видно из следующего рисунка в области гребня волны молекулы находятся ближе друг к другу (фаза сжатия) – там давление выше атмосферного, а в области впадины волны (фаза разрежения) – давление ниже атмосферного.
  • 30. Звуковая волна движется в воздухе с постоянной скоростью, вызывая временное повышение давления Поршень, резко сдвинувшийся в трубе в направлении стрелки, смещает соседние частицы воздуха, создает волну сжатия, т.е. звуковую волну, которая начинает распространяться в сторону от поршня
  • 31. П ринято считать , что в фазе сжатия звуковое давление положительное, а в фазе разрежения – отрицательное.
  • 32.
  • 33. Получение звука прерыванием струи воздуха Колебания плотности воздуха можно создать и без колеблющегося тела. Давайте приведем во вращение диск, имеющий ряды в z , 1,5 z и 2 z отверстий, которые расположены по окружности и на одинаковых расстояниях. Будем продувать через них струю воздуха по порядку в каж­дый ряд отверстий – от внутреннего ряда к внешнему . За диском струя будет прерывистой, т.е. возникнут сгущения и разрежения воздуха, а мы услышим звук. Причем частота звука каждого следующего ряда будет выше. Изменяя скорость вращения диска при продувании воздуха через один и тот же ряд, увидим, что увеличение скорости повышает частоту, а уменьшение – понижает. Очевидно, что число прерываний воздушной струи в секунду равно произведению числа отверстий z на число оборотов n диска в 1 с. То есть, увеличивая скорость вращения диска или пользуясь рядом с большим количеством отверстий, мы увеличиваем число колебаний в секунду.
  • 34. 2.9. Скорость распространения звука ЗЕМЛЯ ВОДА ВОЗДУХ ОГОНЬ ТВЕРДОЕ ЖИДКОЕ ГАЗООБРАЗНОЕ ПЛАЗМА АГРЕГАТНЫЕ СОСТОЯНИЯ ВЕЩЕСТВА СТИХИИ ПО АРИСТОТЕЛЮ 2.9.1. Агрегатные состояния вещества ЭФИР
  • 35. Твердые тела Для деформации твердых тел всегда требуется приложение силы. В твердых телах атомы и молекулы связаны с положениями равновесия в отличии от жидкостей, где подобные положения равновесия отсутствуют (все атомы и молекулы свободно подвижны друг относительно друга). В твердых телах силы взаимодействия между молекулами велики настолько, что расположение частиц в пространстве обладает периодической повторяемостью и образует так называемую кристаллическую решётку. Кристаллическая решетка поваренной соли и алмаза
  • 36. Частицы твёрдого тела при любой температуре (включая 0 К) непрерывно совершают колебания вблизи фиксированных в пространстве положений равновесия – узлов кристаллической решётки ( « тепловое движение » ). Колебания атомов в кристаллическом твердом теле Возможные типы колебаний атомов в кристалле При небольших амплитудах такие колебания можно считать гармоническими. С повышением температуры амплитуды и энергии таких колебаний увеличиваются. Покинуть свое положение частица может лишь при чрезвычайно редком стечении обстоятельств. Имея столь жёсткую внутреннюю структуру, твёрдое тело сохраняет неизменными свою форму и свой объём. кубическая объемно-центрированная кубическая гранецентрированная кубическая гексагональная плотноупакованная Основные типы кристаллических решеток металлов
  • 37. Жидкости По своим свойствам жидкости занимают промежуточное положение между твёрдыми телами и газами: они сохраняют объём, но не форму . Как и в твёрдых телах, частицы жидкости упакованы весьма плотно и совершают колебания около некоторых положений равновесия. Попытка сжатия жидкости немедленно приводит к деформациям самих молекул и встречает мощное сопротивление – появляются силы отталкивания. Жидкости, в отличие от газов, практически не сжимаемы. Однако, в отличие от твёрдых тел, частица жидкости не привязана намертво к своему положению равновесия: после нескольких сотен или тысяч колебаний она скачком меняет его на новое положение (дрейф молекул) и колеблется в окружении новых частиц. Затем – новый скачок, и так далее, в результате чего жидкость принимает форму сосуда. Атомы в жидкости
  • 38. Газы У газов плотность значительно меньше, чем у жидкостей , что говорит о больших расстояниях между молекулами (например, при атмосферном давлении объем сосуда в десятки тысяч раз превышает объем находящихся в нем молекул.). Сами молекулы движутся поступательно, хаотически и не взаимодействуют иначе, чем при столкновениях, поэтому газы не имеют формы, легко сжимаемы (поэтому плотность газов возрастает с увеличением давления), их молекулы свободно разлетаются во все стороны, занимая весь доступный объем. Атомы в газе молекулы, сталкиваясь со стенками сосуда, создают давление газа Если цилиндр с поршнем закрыть гибкой непроницаемой мембраной, то при выдвигании поршня мембрана начнет выгибаться. Газ будет стараться сохранить объем. Если же поршень выдвигать, то мембрана так же будет выгибаться, но в противоположном направлении.
  • 39. 2.9.2. Скорость распространения звука Процесс распространения сжатия или разрежения в газе происходит в результате столкновений молекул газа, поэтому скорость распространения звука в газах примерно равна скорости теплового движения молекул. Средняя скорость теплового движения молекул увеличивается с повышением температуры и уменьшается с понижением температуры газа, поэтому скорость распространения звука в газе также увеличивается и уменьшается соответственно с повышением и понижением температуры. Скорость звука в газах Скорость звука в газах зависит от температуры
  • 40. Скорость звука в воздухе Первые опыты по измерению скорости звука в воздухе были поставлены немецким естествоиспытателем А. Гумбольдтом в 1822 г. В этих опытах измерялось время t между моментом наблюдения световой вспышки и моментом прихода звука при выстреле из пушки. Скорость распространения света в этих опытах принималась бесконечно большой, поэтому скорость звука определялась по известному расстоянию S до пушки и времени t распространения звука : υ =S/t. При температуре 0 градусов скорость распространения звука в воздухе - 331 м/с. При повышении температуры на 1°С скорость звука возрастает приблизительно на 0,60 м/с.    Зависимость скорости звука в воздухе от температуры при атмосферном давлении ( 101325 Па ) П ри атмосферном давлении для любой температуры скорость звука можно приближенно определить из соотношения : Александр Гумбольдт (1769-1859)
  • 41. Скорость звука в жидкостях и твердых телах Кроме того в твердых телах могут распространяться и продольные и поперечные волны, причем скорость продольных больше . Так, в стали поперечные волны распространяются со скоростью 3300 м/с, а продольные – 6100 м/с. Если приложить ухо к рельсам, а на некотором расстоянии кто-то по этим рельсам стукнет, то будут слышны два удара – сначала звук достигнет уха, распространившись по рельсу, а затем по воздуху. В связи с тем, что связь между атомами и молекулами в жидкостях и твердых телах значительно более жесткая, чем в газах, скорость распространения звуковых волн в жидкостях и твердых телах значительно больше скорости распространения звука в газах . Скорость звука в воде была измерена в 1826 г. Ж. Колладоном и Я. Штурмом. О пы т проводили на Женевском озер е в Швейцари и. На одной лодке поджигали порох и одновременно ударяли в колокол, опущенный в воду. Звук этого колокола с помощью специального рупора также опущенного в воду, улавливался на другой лодке, которая находилась на расстоянии 14 км от первой. По интервалу времени между вспышкой света и приходом звукового сигнала определили скорость звука в воде. При температуре 8 °С скорость звука в воде примерно равна 1435 м/с .
  • 43. В о п р о с Почему нельзя услышать звон колокола, находящегося внутри сосуда, из которого откачан воздух? Опыт Роберта Бойля, 1660 год На вакуумной тарелке закрепляют электрический звонок . Тарелку накрывают колоколом и подключают звонок к источнику питания . После этого начинают отсасывать воздух из-под колокола насосом, при этом постепенно громкость звонка уменьшается. После того, как достигнуто максимальное для насоса разрежение, звонок едва слышен. Английский физик, химик и философ, один из учредителей Лондонского королевского общества. Ввел в химию экспериментальный метод, положил начало химическому анализу. Установил один из газовых законов (закон Бойля – Мариотта, 1662 г.). Роберт Бойль ( 1627 - 1691 )
  • 44. СКОРОСТЬ ЗВУКА В ГАЗАХ Скорость распространения звуковых волн в газах вычисляется по формуле где R – газовая постоянная , R=8,31 М – молярная масса, – отношение молярных теплоемкостей газа при постоянных давлении и объеме . Абсолютная температура Т связана с международной практической температурой t (градусы Цельсия) по международной практической шкале соотношением T=273,15+t Из формулы следует, что скорость звука в газе возрастает с повышением температуры (т.е. пропорциональна корню квадратному из температуры). Кроме того, чем меньше молярная масса газа, тем больше в нем скорость звука (т.е. в более легких газах скорость звука больше). [ м / с ]
  • 45.  
  • 46. Г Е Л И Е В А Я Р Е Ч Ь При глубоководных погружениях водолазов и аквалангистов для предотвращения физиологических нарушений (при повышении давления увеличивается количество азота, растворенного в крови, и он начинает оказывать наркотическое действие) в скафандры вместо обычного воздуха вводят гелиево-кислородную смесь . При этом частота резонансов полостей рта и носоглотки, участвующих в речеобразовании, смещается вверх (изменяются частоты характерных составляющих речи – формант, определяющих ее разборчивость). При повышенных давлениях это смещение еще увеличивается, и тогда речевая связь между водолазом и обеспечивающим судном становится практически невозможной. Речь человека напоминает кряканье утки, поэтому ее называют "утиной" (или "гелиевой"). Почему при вдыхании гелия ( или смеси гелия с кислородом ) голос человека сдвигается в высокочастотную область , а при вдыхании ксенона становится более низкочастотным ? Аналогично ксенону действует и гексафторид серы. При 0°С скорость звука в гелии примерно в 2.8 раза выше, чем в воздухе. Скорость звука в газе уменьшается при увеличении его молекулярной массы (плотности). Молекулярная масса гелия - 4, средняя молекулярная масса воздуха – 29, а молекулярная масса ксенона – 131. В о п р о с
  • 47. Французский физик Пилат де Розье решил выяснить, что происходит с человеческим организмом при дыхании водорода. До него никто такого эксперимента не проводил. Ученый сделал вдох и ничего особенного не почувствовал. Усомнившись, что водород проник в его легкие, Розе ещё раз глубоко вдохнул этот газ, а затем выдохнул его на огонь свечи, ожидая увидеть вспышку пламени. Произошел сильный взрыв. Тогда эксперимент чуть не стоил ему жизни. Жан-Франсуа Пилатр де Розье (1756-1785) Французский физик и химик. Основатель парижского научного общества «Атеней» Первым решился подняться на воздушном шаре. Так 21 ноября 1783 года на шаре диаметром 15,5 м Розье с маркизом д’Арландом поднялся на значительную высоту. 15 июня 1785 года он хотел перелететь на шаре Ла-Манш, но шар загорелся, и Розье погиб со своим спутником Роменом.
  • 48. В ы в о д ы : Хорошо приводят звуки упругие вещества . Мягкие и пористые тела - плохие проводники звука. Чтобы звукоизолировать помещение от проникновения посторонних звуков стены, пол и потолок обкладывают прослойками из звукопоглощающих материалов. В качестве прослоек использую войлок, прессованную пробку, пористые камни, различные синтетические материалы (пенопласт), изготовленные на основе спененных полимеров. Звук в таких прослойках быстро затухает. Скорость звука в газах увеличивается с повышением температуры . Скорость звука в воздухе растет приблизительно на 0,6 м/с на градус. Скорость звука в газах меньше, чем в жидкостях, а в жидкостях меньше, чем в твердых телах. В жидкостях скорость звука, как правило, уменьшается с увеличением температуры. Исключением из этого правила является вода , в которой скорость звука увеличивается с повышением температуры и достигает максимума при 74°C, а с дальнейшим повышением температуры – уменьшается. В упругих твердых телах кроме продольных волн могут распространяться поперечные и поверхностные звуковые волны . Скорость распространения этих волн значительно отличается от скорости распространения продольных волн.
  • 49.