Отражение звука. Эхо

Конспект по физике для 9 класса «Отражение звука. Эхо». Что такое отражение и поглощение звука. Как образуется эхо. Что такое реверберация.

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике


Отражение звука. Эхо

Что произойдёт, если на пути звуковой волны появится преграда, стена или какое-либо другое препятствие?

ОТРАЖЕНИЕ И ПОГЛОЩЕНИЕ ЗВУКА

Рассмотрим ситуацию, когда на пути звуковой волны встаёт плоская твёрдая поверхность, например стена. Так как звуковая волна является продольной волной сжатия и разрежения, то, передаваясь от одного слоя молекул воздуха к другому, сгущение дойдёт до воздушного слоя, прилегающего к поверхности стены. Получив толчок, частицы этого слоя ударятся о стену, оттолкнутся от неё и образуют новую волну сгущения, бегущую в обратном направлении.

Этот процесс называют отражением звука. В большинстве случаев плоские твёрдые поверхности отражают около 95% звука. Например, известно, что толстая гранитная стена отражает 99% звука.

Какой бы жёсткой ни была стена, стоящая на пути звуковой волны, она всё равно деформируется под действием ударов молекул воздуха, образующих волну. Под давлением слоя воздуха, прижатого к поверхности стены, она прогибается (хотя эта деформация и очень мала) и образует звуковую волну внутрь вещества, из которого стена состоит. Часть энергии звуковой волны затрачивается на деформацию препятствия. При этом, как и в любом другом случае, деформация сопровождается нагреванием. Именно поэтому звук отражается не полностью.

Чем массивнее стена, тем больше она инертна и тем меньше она деформируется под действием силы. Чем стена тоньше, легче и мягче, тем больше она деформируется под действием звуковой волны и, следовательно, тем слабее отражает звук.

Ослабление звуковой волны называют поглощением звука.

Большую роль в нашей жизни играет звукоизоляция — ослабление звука при его прохождении через препятствия. Под звукоизоляцией понимают также снижение уровня шума, проникающего в помещения извне. Часто для улучшения звукоизоляции используют материалы, хорошо поглощающие звук и плохо его отражающие. Такие материалы называют звукопоглощающими. Звукопоглощающими материалами в обычном жилом помещении могут быть ковры, занавеси и другие мягкие ворсистые материалы.

ЭХО

Поскольку при взаимодействии звуковой волны со стеной волна отражается, то возникает вопрос: можем ли мы услышать звуковую волну, отражённую от поверхности?

Оказывается, человеческое ухо способно воспринимать отражённый звук отдельно от первоначального звука только в том случае, когда промежуток времени между ними не меньше чем Vis с. Это звуковое явление хорошо знакомо всем, и его называют эхом. Эхо можно услышать в горах, больших пустых помещениях, на лестничных площадках и т. д. Многократное эхо возникает тогда, когда мы слышим звуковые волны, последовательно отразившиеся от нескольких препятствий и разделённые интервалом времени t > Vis с-

В древнегреческой мифологии есть сюжет, посвящённый любви горной нимфы по имени Эхо и юноши Нарцисса. От безответной любви Эхо высохла и окаменела, так что от неё остался лишь голос, способный повторять окончания произнесённых в её присутствии слов. Имя нимфы и стало впоследствии названием звукового явления.

В обычных жилых помещениях мы не слышим эхо потому, что интервал времени между первоначальным звуком и его отражением составляет величину, существенно меньшую 1/15 с.

Теперь определим, с какого расстояния можно услышать эхо. Произнесённый звук должен пройти расстояние до стены, отразиться от неё и вернуться обратно, т. е. пройти двойное расстояние не меньше чем за 1/15 с. Так как значение скорости звука в воздухе известно (υ = 340 м/с), то это расстояние составляет

Для возникновения эха важно не только расстояние между источником звука и препятствием, но и размеры и форма поверхности этого препятствия, а также вещество, из которого это препятствие состоит. Так, например, эффект эха возникает в помещениях со сводчатыми потолками. Это было известно ещё в древности и учитывалось, например, при строительстве храмов.

На свойстве звука отражаться от гладких поверхностей основан принцип действия рупора — расширяющейся трубы обычно круглого или прямоугольного сечения. При использовании рупора звуковые волны не рассеиваются во все стороны, а образуют узконаправленный пучок, за счёт чего громкость звука увеличивается, и он распространяется на большее расстояние.

РЕВЕРБАЦИЯ

То, что мы не слышим эха в обычной комнате, не означает, что мы не слышим отражение звука от её стен. Дело в том, что в закрытых помещениях, кроме звука, создаваемого источником, мы слышим и его многократные отражения от стен, потолка, пола и т. д. Из-за очень малого значения интервала времени между этими отражениями мы не можем их различить как отдельные звуки, а воспринимаем это как увеличение длительности первоначального звука.

Эффект увеличения длительности звука из-за его отражения от различных препятствий называют реверберацией. В пустых помещениях реверберация приводит к возникновению гулкости.

Отражение звука от стен помещений очень важно учитывать при строительстве театров, концертных залов и залов для собраний. Науку, занимающуюся проблемой наилучшей слышимости в закрытых помещениях, называют

 


Вы смотрели Конспект по физике для 9 класса «Отражение звука. Эхо».

Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).

Отражение звука. Эхо
5 (100%) 1 vote[s]

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *