Звуковые волны. Скорость звука

Конспект по физике для 9 класса «Звуковые волны. Скорость звука». Как распространяется звук. Какую волну представляет собой звук. Как определить скорость распространения звука.

Конспекты по физике    Учебник физики    Тесты по физике


Звуковые волны. Скорость звука

Все звуки проходят те или иные расстояния, прежде чем дойдут до наших ушей. Теперь рассмотрим, как именно распространяется звук. Необходима ли для передачи звука среда — газ, жидкость или твёрдое тело?

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗВУКА

Впервые установить экспериментально, передаётся ли звук в вакууме, удалось в 1660 г. Роберту Бойлю. Для этого он использовал вакуумный насос, изобретённый им в 1657 г. и построенный вместе с Гуком. Бойль поместил в сосуд вакуумного насоса часы. Звук, издаваемый часами, стал тише, но всё же был вполне различим. Затем Бойль откачал воздух из сосуда с часами и убедился, что ничего не слышит. Этот опыт доказал, что для распространения звука необходима среда.

Среда, отделяющая нас от колеблющихся тел, — это обычно воздух. Но звук может также распространяться в жидкой и твёрдой среде. Под водой хорошо слышны звуки, издаваемые водными транспортными средствами, удары камней и т. д. Приложив ухо к железнодорожному рельсу, можно услышать звук движущегося поезда, когда другим способом его ещё нельзя услышать.

Если положить механические часы на один конец деревянной доски, а к другому концу доски приложить ухо, можно ясно услышать тиканье часов.

ЗВУКОВЫЕ ВОЛНЫ

Итак, звук может распространяться в любой среде — твёрдой, жидкой или газообразной, но не может распространяться в вакууме.

Каков механизм распространения звука? Колебания источника звука передаются находящимся около него частицам среды, например воздуха. Эти частицы передают колебания соседним частицам и т. д. От источника звука начинают исходить чередующиеся сгущения и разрежения воздуха. В результате в среде образуются звуковые волны, действующие на барабанную перепонку уха, колебания которой и воспринимаются человеком. Звуковые волны в воздухе являются продольными волнами сжатия и разрежения.

Жизненный опыт показывает, что различные твёрдые тела проводят звук по-разному. Например, дерево, металлы хорошо проводят звук. А пористые и мягкие тела являются плохими проводниками. Их часто используют для звукоизоляции. Так, если звук шагов по гладкому полу слышен на достаточно большом расстоянии, то звук шагов по полу, покрытому мягким ковром, практически не слышен.

СКОРОСТЬ ЗВУКА

Звуковые волны, так же как и механические, характеризуются скоростью распространения. Именно поэтому во время грозы мы сначала видим вспышку молнии и лишь через некоторое время слышим раскаты грома.

Гром и молния происходят в один и тот же момент времени, а запаздывание возникает из-за того, что скорость звука в воздухе существенно меньше скорости света, идущего от молнии. Скорость света относится к фундаментальным физическим постоянным и равна приблизительно 300 000 000 м/с. Поэтому вспышку молнии мы видим практически в момент её возникновения. При этом звук грома доходит до нас со скоростью примерно 1 км за 3 с, т. е. скорость звука в воздухе равна приблизительно 340 м/с.

Зная скорость звука, нетрудно оценить расстояние до места, где происходит гроза. Так, если от момента вспышки молнии до слышимых раскатов грома прошло 0 с, то гроза находится от нас на расстоянии примерно 3 км.

Экспериментально значение скорости распространения звука можно определить, зная расстояние до источника звука и измерив промежуток времени между моментом возникновения звука и моментом, когда он доходит до нас: υ = S/t.

И люди, и животные воспринимают звуковые волны двумя звукоприёмниками — ушами. Занимаясь вопросами восприятия звука, учёные открыли бинауральный эффект (от лат. bini— пара, два и auris — ухо). Он заключается в том, что уши людей и животных способны определять, в каком направлении от них находится звучащее тело. В настоящее время в этой области осталось ещё много неизученного, однако уже ясно, что для звуковых волн с частотой менее 1,5 кГц решающую роль играет разность во времени, за которое звук достигает правого и левого уха. Учёные установили, что органы слуха реагируют на разницу времени звучания уже в 3 • 10–5 с, что соответствует расстоянию порядка 1 см. Это особенно характерно для звуков и шумов с резким началом или некоторыми повторяющимися особенностями.

ОТ ЧЕГО ЗАВИСИТ СКОРОСТЬ ЗВУКА

Скорость звука зависит от самой среды, в которой распространяется звуковая волна. Измерения скорости звука в различных средах показали, что в твёрдых телах и жидкостях она значительно больше, чем в воздухе. Например, в воде скорость распространения звука приблизительно в 4,5 раза больше, чем в воздухе, и составляет 1450 м/с, а в железе звук распространяется со скоростью около 5850 м/с.

Скорость звука также зависит от температуры среды: с повышением температуры она возрастает, с понижением убывает. Так, например, скорость звука в воздухе при температуре 0 °С составляет 333 м/с, а при температуре 30 °С она увеличивается до 350 м/с.

 


Вы смотрели Конспект по физике для 9 класса «Звуковые волны. Скорость звука».

Вернуться к Списку конспектов по физике (Оглавление).

Добавить комментарий

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