скачать doc
Урок 7 09.07
Тема урока: Звуковые волны
Звуковые волны - упругие волны, вызывающие у человека ощущение звука.
1
6 — 2-10 Гц — слышимые звуки;меньше 16 Гц — инфразвуки;
больше 2∙104 Гц — ультразвуки.
Обязательное условие для возникновения звуковой волны — наличие упругой среды.
Механизм возникновения звуковой волны аналогичен возникновению механической волны в упругой среде. Совершая колебания в упругой среде, колеблющееся тело воздействует на частицы среды.
Звук создают долговременные периодические источники звука. Например, музыкальный: струна, камертон, свист, пение.
Шум создают долговременные, но не периодические источники звука: дождь, море, толпа.
Скорость звука
Зависит от среды и ее состояния, как и для любой механической волны:
υ= λν = λ/T
При t = 0°C υводы=1430м/с,
υстали = 5000м/с,
υвоздуха = 331м/с.
Приемники звуковых волн
1. Искусственные: микрофон преобразует механические звуковые колебания в электрические.
2. Естественные: ухо.
Его чувствительность воспринимает звук при ∆р =10-6 Па. Чем меньше частота v звуковой волны, тем меньше чувствительность уха. Если v 3B уменьшается от 1000 до 100 Гц, то
чувствительность уха уменьшается в 1000 раз.
Исключительная избирательность: дирижер улавливает звуки отдельных инструментов.
Физические характеристики звука
О
бъективные1. Звуковое давление р3B — давление, оказываемое звуковой волной на стоящее перед ней препятствие.
2. Спектр звука — разложение сложной звуковой волны на составляющие ее частоты.
3. Интенсивность звуковой волны:
J = W/st
где S — площадь поверхности; W — энергия звуковой волны; t — время;
С
убъективныеГромкость, как и высота, звука связана с ощущением, возникающим в сознании человека, а также с интенсивностью волны.
Человеческое ухо способно воспринимать звуки интенсивностью от 10-12 (порог слышимости) до 1 Вт/м2 (порог болевого ощущения).
Громкость не является прямо пропорциональной величиной интенсивности. Чтобы получить звук в 2 раза большей громкости, надо интенсивность увеличить в 10 раз. Волна, имеющая интенсивность 10-2 Вт/м2, звучит в 4 раза громче, чем волна интенсивностью
10-4 Вт/м2. Из-за этого соотношения между объективным ощущением громкости и интенсивностью звука используют логарифмическую шкалу.
Единицей этой шкалы является бел (Б) или децибел (дБ), (1 дБ = 0,1 Б), названная в честь физика Генриха Бела. Уровень громкости выражается в белах:
A = lg J/ J0;
где J 0=10-12 Вт/м2 порог слышимости (усредненный).
Если J =10-2 Вт/м2, то
A = lg (10-10/10-12) = lg 100 = 0,2 Б = 20 дБ.
Санитарная норма громкости равна 30—40 дБ. Это громкость спокойной тихой беседы.
Громкость и интенсивность звука от различных источников:
реактивный самолет — 140 дБ, 100 Вт/м;
рок-музыка в закрытом помещении — 120 дБ, 1 Вт/м2;
обычный разговор (50 см от него) —65 дБ, 3,2 ∙10-6 Вт/м2.
Шумовая болезнь: высокое артериальное давление крови, нервная возбудимость, тугоухость, быстрая утомляемость, плохой сон.
Высота звука зависит от частоты колебаний: чем > ν, тем выше звук.
Тембр звука позволяет различать два звука одинаковой высоты и громкости, издаваемых различными инструментами. Он зависит от спектрального состава.
Ультразвук
Применяется: эхолот для определения глубины моря, приготовление эмульсий (вода, масло), отмывка деталей, дубление кожи, обнаружение дефектов в металлических изделиях, в медицине и др.
Распространяется на значительные расстояния в твердых телах и жидкостях. Переносит энергию значительно большую, чем звуковая волна.
Инфразвук
Возникает при землетрясении, взрывах. Распространяется на большие расстояния.
З
вуковые явленияЭхо – отражение звуковой волны от препятствий.
Применение: эхолот.
Расстояние от источника звука до препятствия:
S = υ t / 2
Акустический резонанс
Применение:
Музыкальные инструменты