Звуковые колебания. Источники звука

Конспект по физике для 9 класса «Звуковые колебания. Источники звука». Что такое звуковые колебания. Колебания каких частот способен воспринимать человек. Какие тела являются источниками звука. Что такое ультразвук и инфразвук.

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике


Звуковые колебания.
Источники звука

Вы уже знакомы с колебательным движением и некоторыми его закономерностями. Теперь изучим, что же происходит в воздухе или любой другой среде, внутри которой находится колеблющееся тело.

ЗВУКОВЫЕ КОЛЕБАНИЯ

Когда тело совершает колебания в воздухе, оно, несомненно, оказывает влияние на частицы вещества, из которых состоит воздух. Частицы воздуха смещаются от тех положений, в которых они находились ранее. Колеблющееся тело сжимает ближайший к нему слой воздуха, этот слой оказывает давление на следующий слой и т. д. Таким образом, частица за частицей, приводится в движение весь окружающий воздух, и в нём возникает волна.

Одной из характеристик колебательного движения является частота колебаний. Оказывается, при частоте колебаний, превышающей 16 Гц, человеческое ухо начинает воспринимать их как звук. Мы способны слышать колебания в достаточно широком диапазоне частот — от 16 Гц до 20 кГц. Такие колебания называют звуковыми.

Важно отметить, что звуковые колебания могут возникать не только в воздухе, но и в любой другой среде: газообразной, жидкой или твёрдой.

Раздел физики, в котором изучают звуковые явления, называют акустикой (от греч. akustikos — звуковой).

ИСТОЧНИКИ ЗВУКА

Окружающий нас мир наполнен различными звуками. Общим для всех тел, издающих звуки, является то, что все они совершают колебательные движения. Например, струна в музыкальном инструменте не зазвучит до тех пор, пока её не приведут в колебательное движение.

Зажмём в тисках металлическую линейку и приведём её конец в колебательное движение. Если правильно подобрать длину линейки, которая колеблется, то линейка начнёт издавать звук.

Эти и другие опыты свидетельствуют о том, что любой источник звука обязательно колеблется, но чаще всего эти колебания незаметны глазу. Например, звуки голосов людей или животных возникают в результате колебаний их голосовых связок.

Источники звука можно разделить на естественные и искусственные. При изучении звуковых явлений часто используют искусственный источник звука — камертон. Он был изобретён в начале XVIII в. английским музыкантом Дж. Шором для настройки музыкальных инструментов. Для этих целей он широко используется и в наши дни.

Камертон представляет собой изогнутый металлический стержень на ножке. Ножка камертона обычно закрепляется на деревянном ящике. Ударив по камертону молоточком, можно услышать чистый музыкальный звук. Этот звук возникает из-за частых колебаний ветвей камертона, незаметных для глаза. Поэтому, если поднести к звучащему камертону лёгкий шарик, то шарик начнёт отскакивать от него. Это происходит именно из-за частых колебаний ветвей камертона.

Как и в случае с колебаниями маятника, характер звуковых колебаний можно изучить при помощи их графического изображения. Для этих целей удобно воспользоваться узкой и длинной металлической линейкой, закреплённой в лапке штатива и колеблющейся в горизонтальной плоскости. Если на свободном конце линейки закрепить иглу и привести её в соприкосновение с равномерно перемещаемой закопчёной пластинкой, то колеблющаяся игла будет оставлять на пластинке характерную волнообразную линию.

УЛЬТРАЗВУК И ИНФРАЗВУК

Жизненный опыт показывает, что далеко не всякое тело, совершающее колебания, становится источником звука. Мы не слышим колебаний обычного пружинного маятника. В опыте с металлической линейкой наличие или отсутствие звука зависит от её длины. Всё дело в частоте колебаний, которой характеризуется колебательная система.

Колебания с частотой меньше 16 Гц называют инфразвуком. Колебания с частотой более 20 кГц называют ультразвуком.

Инфразвук и ультразвук не воспринимаются человеческим ухом. Лишь представители живой природы способны на это. Так, учёные обнаружили, что медузы и рыбы воспринимают инфразвуковые волны в диапазоне частот от 8 до 13 Гц.

Многие животные, например кошки, собаки, муравьи и летучие мыши могут издавать и воспринимать ультразвуки. Ультразвуки самых высоких частот способны издавать и воспринимать дельфины. Частота этих ультразвуков может достигать 200 кГц.

В становление и развитие акустики неоценимый вклад внёс Джон Уильям Стретт, третий лорд Рэлей, опубликовавший в 1877-1878 гг. свой труд «Теория звука». В этой книге Рэлей не только пересмотрел всю ранее созданную теорию акустики, но и дал первое систематическое изложение учения о колебаниях и волнах малой амплитуды. Рэлей писал об особой важности математической трактовки обсуждаемых физических явлений и процессов.

 


Вы смотрели Конспект по физике для 9 класса «Звуковые колебания. Источники звука».

Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).

Добавить комментарий

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