يتم امتصاص الصوت في الماء أقل بمئات المرات من امتصاصه في الهواء. ومع ذلك، فإن السمع في البيئة المائية أسوأ بكثير مما هو عليه في الغلاف الجوي. وهذا ما يفسره خصوصيات الإدراك البشري للصوت. في الهواء، يتم إدراك الصوت بطريقتين: انتقال اهتزازات الهواء إلى طبلة الأذن (توصيل الهواء) وما يسمى بالتوصيل العظمي، حيث يتم إدراك اهتزازات الصوت ونقلها إلى المعينة السمعية عن طريق عظام الأذن. جمجمة.

اعتمادًا على نوع معدات الغوص، يستطيع الغواص إدراك الصوت في الماء مع غلبة التوصيل الهوائي أو العظمي. يتيح لك وجود خوذة حجمية مملوءة بالهواء إدراك الصوت من خلال توصيل الهواء. ومع ذلك، فإن فقدان الطاقة الصوتية بشكل كبير أمر لا مفر منه نتيجة انعكاس الصوت من سطح الخوذة.

عند النزول بدون معدات أو باستخدام معدات مع خوذة ضيقة، يكون التوصيل العظمي هو السائد.

ميزة إدراك الصوتتحت الماء هناك أيضًا فقدان القدرة على تحديد اتجاه مصدر الصوت. هذا بسبب الحقيقة بأن الأعضاء البشريةتتكيف السمع مع سرعة انتشار الصوت في الهواء وتحدد اتجاه مصدر الصوت بسبب اختلاف وقت وصول إشارة الصوت والمستوى النسبي لضغط الصوت الذي تدركه كل أذن. بفضل الجهاز الأذنفالشخص الموجود في الهواء قادر على تحديد مكان مصدر الصوت - أمامه أو خلفه، حتى بأذن واحدة. في الماء، كل شيء يحدث بشكل مختلف. سرعة انتشار الصوت في الماء أكبر بـ 4.5 مرة من الهواء. ولذلك فإن الفارق في زمن استقبال الإشارة الصوتية من قبل كل أذن يصبح صغيراً جداً بحيث يصبح من المستحيل تقريباً تحديد اتجاه مصدر الصوت.

عند استخدام خوذة صلبة كجزء من المعدات، يتم استبعاد إمكانية تحديد اتجاه مصدر الصوت تمامًا.

التأثيرات البيولوجية للغازات على جسم الإنسان

إن مسألة التأثيرات البيولوجية للغازات لم تطرح محض صدفة، ويرجع ذلك إلى أن عمليات تبادل الغازات أثناء تنفس الإنسان تتم في الظروف العادية وما يسمى بظروف الضغط العالي (أي تحت الضغط العالي) ضغط دم مرتفع) تختلف بشكل كبير.

ومن المعروف أن الهواء الجوي العادي الذي نتنفسه غير مناسب للتنفس من قبل الطيارين في الرحلات الجوية على ارتفاعات عالية. كما أنه يجد استخدامًا محدودًا في تنفس الغواصين. وعند النزول إلى أعماق تزيد عن 60 متراً يتم استبدالها بمزائج غازية خاصة.

دعونا ننظر في الخصائص الأساسية للغازات، والتي، كما في شكل نقي، ومخلوطاً مع غيرها، يستخدم لتنفس الغواصين.

تكوين الهواء عبارة عن خليط من الغازات المختلفة. المكونات الرئيسية للهواء هي: الأكسجين - 20.9٪، النيتروجين - 78.1٪، ثاني أكسيد الكربون - 0.03٪. بالإضافة إلى ذلك، يحتوي الهواء على كميات صغيرة من الأرجون والهيدروجين والهيليوم والنيون وبخار الماء.

يمكن تقسيم الغازات التي يتكون منها الغلاف الجوي إلى ثلاث مجموعات حسب تأثيرها على جسم الإنسان: الأكسجين - يتم استهلاكه باستمرار "للحفاظ على جميع عمليات الحياة؛ النيتروجين والهيليوم والأرجون وما إلى ذلك - لا يشارك في تبادل الغازات؛ والنيتروجين والهيليوم والأرجون وما إلى ذلك - لا يشارك في تبادل الغازات". ثاني أكسيد الكربون - أثناء زيادة التركيزضارة للجسم.

الأكسجين(O2) هو غاز عديم اللون والطعم والرائحة، كثافته 1.43 كجم/م3. وهو ذو أهمية قصوى للإنسان باعتباره مشاركًا في جميع عمليات الأكسدة في الجسم. أثناء عملية التنفس، يتحد الأكسجين الموجود في الرئتين مع الهيموجلوبين في الدم ويتم توزيعه في جميع أنحاء الجسم، حيث تستهلكه الخلايا والأنسجة بشكل مستمر. يؤدي انقطاع إمدادات الأكسجين أو حتى انخفاضه إلى الأنسجة إلى جوع الأكسجين، مصحوبًا بفقدان الوعي، وفي الحالات الشديدة- توقف النشاط الحياتي. يمكن أن تحدث هذه الحالة عندما ينخفض ​​محتوى الأكسجين في الهواء المستنشق أثناء التنفس الضغط الطبيعيأقل من 18.5% ومن ناحية أخرى، عند زيادة محتوى الأكسجين في الخليط المستنشق أو عند التنفس تحت ضغط يتجاوز الحد المسموح به، يظهر الأكسجين خصائص سامة- يحدث التسمم بالأكسجين.

نتروجين(ن) - غاز عديم اللون والرائحة والطعم، كثافته 1.25 كجم/م3، وهو الجزء الرئيسي من الهواء الجوي من حيث الحجم والكتلة. في ظل الظروف العادية، فهو محايد من الناحية الفسيولوجية ولا يشارك في عملية التمثيل الغذائي. ومع ذلك، مع زيادة الضغط مع زيادة عمق غمر الغواص، يتوقف النيتروجين عن كونه محايدًا ويظهر على أعماق 60 مترًا أو أكثر خصائص مخدرة واضحة.

ثاني أكسيد الكربون(CO2) هو غاز عديم اللون ذو طعم حمضي. وهو أثقل من الهواء بمقدار 1.5 مرة (كثافته 1.98 كجم/م3)، وبالتالي يمكن أن يتراكم في الأجزاء السفلية من الغرف المغلقة وسيئة التهوية.

يتكون ثاني أكسيد الكربون في الأنسجة مثل المنتج النهائيالعمليات المؤكسدة. توجد دائمًا كمية معينة من هذا الغاز في الجسم وتشارك في تنظيم التنفس، ويحمل الدم الزائد إلى الرئتين ويتم إزالته مع هواء الزفير. تعتمد كمية ثاني أكسيد الكربون المنبعثة من الشخص بشكل أساسي على الدرجة النشاط البدنيوالحالة الوظيفية للجسم. مع التنفس العميق المتكرر (فرط التنفس)، ينخفض ​​محتوى ثاني أكسيد الكربون في الجسم، مما قد يؤدي إلى توقف التنفس (انقطاع التنفس) وحتى فقدان الوعي. ومن ناحية أخرى فإن زيادة محتواه في الخليط التنفسي عن المستوى المسموح به يؤدي إلى التسمم.

ومن بين الغازات الأخرى التي يتكون منها الهواء، فإن الغاز الأكثر استخدامًا من قبل الغواصين هو هيليوم(لا). وهو غاز خامل، عديم الرائحة والمذاق. ذات كثافة منخفضة (حوالي 0.18 كجم/م3) وقدرة أقل بكثير على التسبب في تأثيرات مخدرة عندما الضغوط العاليةيستخدم على نطاق واسع كبديل للنيتروجين لتحضير مخاليط التنفس الاصطناعي أثناء النزول إلى أعماق كبيرة.

إلا أن استخدام الهيليوم في مخاليط الجهاز التنفسي يؤدي إلى ظواهر أخرى غير مرغوب فيها. تتطلب الموصلية الحرارية العالية، وبالتالي زيادة نقل الحرارة من الجسم، زيادة الحماية الحرارية أو التدفئة النشطة للغواصين.

ضغط جوي. ومن المعروف أن الغلاف الجوي المحيط بنا له كتلة ويمارس ضغطاً على سطح الأرض وجميع الأجسام الموجودة عليها. يتم موازنة الضغط الجوي المقاس عند مستوى سطح البحر في أنابيب مقطعها Gcm2 بواسطة عمود من الزئبق ارتفاعه 760 ملم أو ماء ارتفاعه 10.33 متر، فإذا وزن هذا الزئبق أو الماء فإن كتلتهما تساوي 1.033 كجم. وهذا يعني أن "الضغط الجوي الطبيعي هو 1.033 كجم قوة / سم 2، وهو ما يعادل في نظام SI 103.3 كيلو باسكال *.(* في نظام SI، وحدة الضغط هي باسكال (Pa). إذا كان التحويل ضروريا، النسب التالية المستخدمة: 1 كجم قوة / سم 1 = 105 باسكال = 102 كيلو باسكال = =* 0.1 ميجا باسكال.).

ومع ذلك، في ممارسة حسابات الغوص، من غير المناسب استخدام وحدات القياس الدقيقة هذه. ولذلك تؤخذ وحدة قياس الضغط على أنها ضغط يساوي عددياً 1kgf/cm2 وهو ما يسمى بالجو التقني (at). جو تقني واحد يتوافق مع ضغط 10 أمتار من عمود الماء.

عندما يزداد ضغط الهواء فإنه يسهل ضغطه، فيقل حجمه بما يتناسب مع الضغط. يتم قياس ضغط الهواء المضغوط بواسطة أجهزة قياس الضغط، والتي تشير إلى ذلك الضغط الزائد ، أي الضغط فوق الغلاف الجوي. يتم تعيين وحدة الضغط الزائد ati. يسمى مجموع الضغط الزائد والضغط الجوي ضغط مطلق(آتا).

في ظل الظروف الأرضية العادية، يضغط الهواء بالتساوي على الشخص من جميع الجهات. وبالنظر إلى أن سطح جسم الإنسان يبلغ في المتوسط ​​1.7-1.8 م2، فإن قوة ضغط الهواء المطبقة عليه تبلغ 17-18 ألف كجم ثقلي (17-18 طن قدم). إلا أن الإنسان لا يشعر بهذا الضغط، حيث أن جسمه يتكون بنسبة 70% من سوائل غير قابلة للضغط عمليا، وفي التجاويف الداخلية- الرئتان والأذن الوسطى وما إلى ذلك. - يتم موازنة الضغط الخلفي للهواء الموجود هناك ويتواصل مع الغلاف الجوي.

عند غمر الإنسان في الماء يتعرض لضغط زائد من عمود الماء فوقه والذي يزيد بمقدار 1 أتي كل 10 م، ويمكن أن يسبب التغير في الضغط الأحاسيس المؤلمةوالضغط، لمنع ذلك يجب تزويد الغواص بهواء التنفس عند ضغط يساوي الضغط المطلق للبيئة.

وبما أن الغواصين يجب أن يتعاملوا مع الهواء المضغوط أو مخاليط الغاز، فمن المناسب التذكير بالقوانين الأساسية التي يلتزمون بها وتقديم بعض الصيغ اللازمة لإجراء الحسابات العملية.

الهواء، مثل الغازات الحقيقية الأخرى ومخاليط الغاز، يخضع إلى حد ما للقوانين الفيزيائية الصالحة تمامًا للغازات المثالية.

معدات الغوص

معدات الغوص هي مجموعة من الأجهزة والمنتجات التي يرتديها الغواص لضمان الحياة والعمل في البيئة المائية لفترة زمنية معينة.

تعتبر معدات الغوص مناسبة للغرض إذا كانت قادرة على توفير:

التنفس البشري عند أداء العمل تحت الماء؛

العزل والحماية الحرارية من التعرض ماء بارد;

القدرة على الحركة الكافية والوضعية المستقرة تحت الماء؛

السلامة أثناء الغوص، والصعود على السطح، وأثناء العمل؛

اتصال موثوق مع السطح.

اعتمادًا على المهام المطلوب حلها، يتم تقسيم معدات الغوص إلى:

حسب عمق الاستخدام - لمعدات الأعماق الضحلة (المتوسطة) وأعماق البحار؛

حسب طريقة توفير خليط غاز التنفس - مستقل وخرطوم.

وفقًا لطريقة الحماية الحرارية - للمعدات ذات الحماية الحرارية السلبية، التي يتم تسخينها كهربائيًا ومياهًا؛

وفقًا لطريقة العزل - للمعدات ذات بدلات الغوص المقاومة للماء والغاز من النوع "الجاف" والبدلات المنفذة من النوع "الرطب".

يتم توفير الفهم الأكثر اكتمالاً للميزات الوظيفية لمعدات الغوص من خلال تصنيفها وفقًا لطريقة الحفاظ على التركيبة اللازمة للتنفس خليط الغاز. وهنا المعدات:

تهوية؛

مع نمط التنفس المفتوح.

مع نمط التنفس شبه مغلق.

مع نمط التنفس المغلق.

أين ينتقل الصوت بشكل أسرع: في الهواء أم في الماء؟؟؟ وحصلت على أفضل إجابة

الرد من بتشون[المعلم]
سرعة الصوتسرعة الصوت في الغازات (0 درجة مئوية، 101325 باسكال)، م/ث النيتروجين 334 الأمونيا 415 الأسيتيلين 327 الهيدروجين 1284 الهواء 331.46 الهليوم 965 الأكسجين 316 الميثان 430 أول أكسيد الكربون 338 ثاني أكسيد الكربون 259 الكلور 206 السرعة الصوت - سرعة الانتشار موجات صوتيةفي البيئة، في الغازات تكون سرعة الصوت أقل منها في السوائل، وفي السوائل تكون سرعة الصوت أقل منها في المواد الصلبة، وفي الهواء، في الظروف العادية، تبلغ سرعة الصوت 331.46 م/ث (1193 كم/ ح) تبلغ سرعة الصوت في الماء 1485 م/ث، وفي المواد الصلبة 2000-6000 م/ث.

الإجابة من ارنب ابيض[المعلم]
في الماء، تبلغ سرعة الصوت عند 25 درجة مئوية حوالي 330 م/ث في الهواء، وفي الماء حوالي 1500 م/ث، وتعتمد القيمة الدقيقة على درجة الحرارة والضغط والملوحة (للماء) والرطوبة (للهواء).

الإجابة من بانكS777[خبير]
في الماء....

الإجابة من و انا[المعلم]
هل تريد صنع قنبلة صوتية علماء الفيزياء النووية في حالة جنون F)))

الإجابة من فلاديمير ت[المعلم]
في الماء حيث تكون الكثافة هناك أكبر وأسرع (الجزيئات أقرب والانتقال أسرع)

الإجابة من بولينا ليكوفا[نشيط]
ربما في الهواء (لا أعرف على وجه اليقين). وبما أن جميع الحركات تتباطأ في الماء، فإن الصوت لا ينتقل بهذه السرعة! حسنًا، تحقق من ذلك! صفق بيديك تحت الماء. سيتم ذلك بشكل أبطأ مما هو عليه في الهواء. تجربتي =) =8 =(=*8 =P

الإجابة من 3 إجابات[المعلم]

مرحبًا! فيما يلي مجموعة مختارة من المواضيع التي تحتوي على إجابات لسؤالك: أين ينتقل الصوت بشكل أسرع: في الهواء أم في الماء؟؟؟

يتناول هذا الدرس موضوع "الموجات الصوتية". في هذا الدرس سنواصل دراسة الصوتيات. أولاً، دعونا نكرر تعريف الموجات الصوتية، ثم نفكر في نطاقات تردداتها ونتعرف على مفهوم الموجات فوق الصوتية وتحت الصوتية. وسنناقش أيضًا خصائص الموجات الصوتية في الوسائط المختلفة ونتعرف على خصائصها. .

الموجات الصوتية –هذه هي الاهتزازات الميكانيكية التي تنتشر وتتفاعل مع جهاز السمع، ويدركها الشخص (الشكل 1).

أرز. 1. موجة صوتية

فرع الفيزياء الذي يتعامل مع هذه الموجات يسمى الصوتيات. مهنة الأشخاص الذين يطلق عليهم شعبيا "المستمعين" هي الصوتيات. الموجة الصوتية هي موجة تنتشر في وسط مرن، وهي موجة طولية، وعندما تنتشر في وسط مرن يتناوب الضغط والتفريغ. ينتقل مع مرور الوقت عبر مسافة (الشكل 2).

أرز. 2. انتشار الموجات الصوتية

تشمل الموجات الصوتية اهتزازات تحدث بتردد يتراوح من 20 إلى 20000 هرتز. بالنسبة لهذه الترددات، تكون الأطوال الموجية المقابلة 17 مترًا (لـ 20 هرتز) و17 ملم (لـ 20000 هرتز). سيتم تسمية هذا النطاق بالصوت المسموع. يتم إعطاء هذه الأطوال الموجية للهواء، وسرعة الصوت فيه تساوي .

هناك أيضًا نطاقات يتعامل معها اختصاصيو الصوتيات - الموجات فوق الصوتية والموجات فوق الصوتية. الموجات فوق الصوتية هي تلك التي لها تردد أقل من 20 هرتز. والموجات فوق الصوتية هي تلك التي يزيد ترددها عن 20000 هرتز (الشكل 3).

أرز. 3. نطاقات الموجات الصوتية

كل المثقفيجب أن يتنقل في نطاق ترددات الموجات الصوتية ويعلم أنه إذا ذهب لإجراء فحص بالموجات فوق الصوتية، فسيتم بناء الصورة على شاشة الكمبيوتر بتردد يزيد عن 20.000 هرتز.

الموجات فوق الصوتية –وهي موجات ميكانيكية تشبه الموجات الصوتية، ولكن بتردد يتراوح بين 20 كيلو هرتز إلى مليار هرتز.

تسمى الموجات التي يزيد ترددها عن مليار هرتز فرط الصوت.

يتم استخدام الموجات فوق الصوتية للكشف عن العيوب في أجزاء الزهر. يتم توجيه تيار من إشارات الموجات فوق الصوتية القصيرة إلى الجزء الذي يتم فحصه. وفي الأماكن التي لا يوجد بها عيوب، تمر الإشارات عبر الجزء دون أن يتم تسجيلها من قبل جهاز الاستقبال.

إذا كان هناك صدع أو تجويف هوائي أو أي عدم تجانس آخر في الجزء، فإن إشارة الموجات فوق الصوتية تنعكس منه وتدخل إلى جهاز الاستقبال. هذه الطريقة تسمى كشف الخلل بالموجات فوق الصوتية.

ومن الأمثلة الأخرى لتطبيقات الموجات فوق الصوتية الآلات الفحص بالموجات فوق الصوتية، أجهزة الموجات فوق الصوتية، العلاج بالموجات فوق الصوتية.

الموجات فوق الصوتية –موجات ميكانيكية تشبه الموجات الصوتية ولكن ترددها أقل من 20 هرتز. ولا تسمعهم الأذن البشرية.

المصادر الطبيعية للموجات دون الصوتية هي العواصف والتسونامي والزلازل والأعاصير والانفجارات البركانية والعواصف الرعدية.

تعد الموجات دون الصوتية أيضًا موجة مهمة تستخدم لاهتزاز السطح (على سبيل المثال، لتدمير بعض الأجسام الكبيرة). نطلق الموجات فوق الصوتية في التربة - وتتفتت التربة. أين يتم استخدام هذا؟ على سبيل المثال، في مناجم الماس، حيث يتم أخذ الخام الذي يحتوي على مكونات الماس وسحقه إلى جزيئات صغيرة للعثور على شوائب الماس (الشكل 4).

أرز. 4. تطبيق الموجات فوق الصوتية

تعتمد سرعة الصوت على الظروف البيئية ودرجة الحرارة (الشكل 5).

أرز. 5. سرعة انتشار الموجات الصوتية في الوسائط المختلفة

يرجى ملاحظة: في الهواء، سرعة الصوت تساوي، وفي ، تزيد السرعة بمقدار . إذا كنت باحثًا، فقد تكون هذه المعرفة مفيدة لك. قد تتوصل أيضًا إلى نوع من أجهزة استشعار درجة الحرارة التي تسجل الاختلافات في درجات الحرارة عن طريق تغيير سرعة الصوت في الوسط. نحن نعلم بالفعل أنه كلما كان الوسط أكثر كثافة، كلما كان التفاعل بين جزيئات الوسط أكثر خطورة، وانتشرت الموجة بشكل أسرع. في الفقرة الأخيرة ناقشنا هذا باستخدام مثال الهواء الجاف والهواء الرطب. بالنسبة للماء، سرعة انتشار الصوت هي . إذا قمت بإنشاء موجة صوتية (طرق على شوكة رنانة)، فإن سرعة انتشارها في الماء ستكون أكبر بأربع مرات من الهواء. عن طريق الماء، ستصل المعلومات أسرع بأربع مرات من الهواء. وفي الفولاذ يكون الأمر أسرع: (الشكل 6).

أرز. 6. سرعة انتشار الموجات الصوتية

كما تعلم من الملاحم التي استخدمها إيليا موروميتس (وجميع الأبطال والشعب الروسي العادي والأولاد من RVS لـ Gaidar)، فقد استخدموا كثيرًا بطريقة مثيرة للاهتمامالكشف عن كائن يقترب، لكنه لا يزال بعيدا. الصوت الذي يصدره عند التحرك غير مسموع بعد. يستطيع إيليا موروميتس سماعها وأذنه على الأرض. لماذا؟ لأن الصوت ينتقل فوق الأرض الصلبة بسرعة أعلى، مما يعني أنه سيصل إلى أذن إيليا موروميتس بشكل أسرع، وسيتمكن من الاستعداد للقاء العدو.

الموجات الصوتية الأكثر إثارة للاهتمام هي الأصوات الموسيقية والضوضاء. ما هي الكائنات التي يمكن أن تخلق موجات صوتية؟ إذا أخذنا مصدر موجة ووسطًا مرنًا، وإذا جعلنا مصدر الصوت يهتز بشكل متناغم، فسنحصل على موجة صوتية رائعة، والتي ستسمى الصوت الموسيقي. يمكن أن تكون مصادر الموجات الصوتية هذه، على سبيل المثال، أوتار الجيتار أو البيانو. قد تكون هذه موجة صوتية يتم إنشاؤها في فجوة الهواء في الأنبوب (عضو أو أنبوب). من دروس الموسيقى تعرف النوتات الموسيقية: do، re، mi، fa، sol، la، si. في الصوتيات، تسمى النغمات (الشكل 7).

أرز. 7. النغمات الموسيقية

جميع الكائنات التي يمكنها إنتاج نغمات سيكون لها ميزات. كيف هم مختلفون؟ أنها تختلف في الطول الموجي والتردد. إذا لم يتم إنشاء هذه الموجات الصوتية من خلال أجسام سليمة بشكل متناغم أو غير متصلة بنوع من مقطوعة الأوركسترا الشائعة، فسيتم تسمية هذه الكمية من الأصوات بالضوضاء.

ضوضاء- تذبذبات عشوائية ذات طبيعة فيزيائية مختلفة، تتميز بتعقيد بنيتها الزمنية والطيفية. إن مفهوم الضوضاء محلي ومادي على حد سواء، وهما متشابهان للغاية، وبالتالي فإننا نقدمه كموضوع مهم منفصل للنظر فيه.

دعنا ننتقل إلى التقديرات الكمية للموجات الصوتية. ما هي خصائص الموجات الصوتية الموسيقية؟ تنطبق هذه الخصائص حصريًا على اهتزازات الصوت التوافقية. لذا، حجم الصوت. كيف يتم تحديد حجم الصوت؟ دعونا ننظر في انتشار الموجة الصوتية في الوقت المناسب أو تذبذبات مصدر الموجة الصوتية (الشكل 8).

أرز. 8. حجم الصوت

في الوقت نفسه، إذا لم نضيف الكثير من الصوت إلى النظام (نقر على مفتاح البيانو بهدوء، على سبيل المثال)، فسيكون هناك صوت هادئ. إذا رفعنا يدنا عالياً عالياً، فإننا نتسبب في هذا الصوت بالضغط على المفتاح، فنحصل على صوت عالٍ. على ماذا يعتمد هذا؟ الصوت الهادئ له سعة اهتزاز أصغر من الصوت العالي.

السمة المهمة التالية للصوت الموسيقي وأي صوت آخر هي ارتفاع. على ماذا تعتمد درجة الصوت؟ الارتفاع يعتمد على التردد. يمكننا أن نجعل المصدر يتأرجح بشكل متكرر، أو يمكننا أن نجعله يتأرجح ليس بسرعة كبيرة (أي إجراء تذبذبات أقل لكل وحدة زمنية). دعونا نفكر في الاجتياح الزمني للصوت العالي والمنخفض بنفس السعة (الشكل 9).

أرز. 9. الملعب

يمكن استخلاص نتيجة مثيرة للاهتمام. إذا غنى شخص بصوت جهير، فهذا يعني أن لديه مصدر صوت (هذا هو الأحبال الصوتية) يتقلب عدة مرات أبطأ من الشخص الذي يغني السوبرانو. في الحالة الثانية، تهتز الحبال الصوتية في كثير من الأحيان، وبالتالي تسبب في كثير من الأحيان جيوب الضغط والتفريغ في انتشار الموجة.

هناك واحد آخر خاصية مثيرة للاهتمامالموجات الصوتية التي لا يدرسها الفيزيائيون. هذا طابع الصوت. أنت تعرف وتميز بسهولة نفس القطعة الموسيقية التي يتم إجراؤها على آلة البالاليكا أو التشيلو. كيف تختلف هذه الأصوات أو هذا الأداء؟ في بداية التجربة، طلبنا من الأشخاص الذين يصدرون الأصوات أن يصنعوها بنفس السعة تقريبًا، بحيث يكون حجم الصوت هو نفسه. يبدو الأمر كما هو الحال في حالة الأوركسترا: إذا لم تكن هناك حاجة لتسليط الضوء على أي أداة، فإن الجميع يعزفون بنفس الطريقة تقريبًا وبنفس القوة. لذا فإن جرس البالاليكا والتشيلو مختلف. إذا أردنا أن نرسم الصوت الصادر من آلة موسيقية من آلة أخرى باستخدام الرسوم البيانية، فستكون هي نفسها. ولكن يمكنك بسهولة تمييز هذه الآلات من خلال صوتها.

مثال آخر على أهمية الجرس. تخيل مطربين يتخرجان من نفس جامعة الموسيقى مع نفس المعلمين. لقد درسوا بشكل جيد على قدم المساواة، مع علامة A مباشرة. لسبب ما، يصبح المرء أداء متميزا، والآخر غير راض عن حياته المهنية طوال حياته. في الواقع، يتم تحديد ذلك فقط من خلال أداتهم التي تسبب اهتزازات صوتية في البيئة، أي أن أصواتهم تختلف في الجرس.

فهرس

1. سوكولوفيتش يو.أ.، بوجدانوفا جي.إس. الفيزياء: كتاب مرجعي مع أمثلة لحل المشكلات. - إعادة تقسيم الطبعة الثانية. - عاشرا: فيستا: دار النشر "رانوك"، 2005. - 464 ص.
2. بيريشكين إيه في، جوتنيك إي إم، فيزياء. الصف التاسع: كتاب مدرسي للتعليم العام. المؤسسات/أ.ف. بيريشكين، إي. إم. جوتنيك. - الطبعة الرابعة عشرة، الصورة النمطية. - م: حبارى، 2009. - 300 ص.

1. بوابة الإنترنت "eduspb.com" ()
2. بوابة الإنترنت "msk.edu.ua" ()
3. بوابة الإنترنت "class-fizika.narod.ru" ()

العمل في المنزل

1. كيف ينتقل الصوت؟ ماذا يمكن أن يكون مصدر الصوت؟
2. هل يمكن للصوت أن ينتقل عبر الفضاء؟
3. وهل كل موجة تصل إلى جهاز السمع لدى الإنسان يدركها؟

نحن ندرك الأصوات على مسافة من مصادرها. عادة ما يصل الصوت إلينا عبر الهواء. الهواء هو وسط مرن ينقل الصوت.

إذا تمت إزالة وسيط نقل الصوت بين المصدر والمستقبل، فلن ينتشر الصوت، وبالتالي لن يستقبله المستقبل. دعونا نثبت هذا تجريبيا.

لنضع منبهًا أسفل جرس مضخة الهواء (الشكل 80). طالما أن هناك هواء في الجرس، يمكن سماع صوت الجرس بوضوح. ومع ضخ الهواء من تحت الجرس، يضعف الصوت تدريجيًا ويصبح في النهاية غير مسموع. وبدون وسيلة نقل، لا يمكن لاهتزازات لوحة الجرس أن تنتقل، ولا يصل الصوت إلى أذننا. دعونا نترك الهواء تحت الجرس ونسمع الرنين مرة أخرى.

أرز. 80. تجربة إثبات أن الصوت لا ينتشر في الفضاء حيث لا يوجد وسط مادي

المواد المرنة توصل الأصوات بشكل جيد، مثل المعادن والخشب والسوائل والغازات.

دعونا نضع ساعة جيب على أحد طرفي لوح خشبي، وننتقل إلى الطرف الآخر. ضع أذنك على اللوح، يمكنك سماع دقات الساعة.

اربط خيطًا بملعقة معدنية. ضع نهاية الخيط على أذنك. عندما تضرب الملعقة، ستسمع صوتًا قويًا. سوف نسمع صوتًا أقوى إذا استبدلنا الخيط بالسلك.

الأجسام الناعمة والمسامية هي موصلات ضعيفة للصوت. لحماية أي غرفة من اختراق الأصوات الدخيلة، يتم تغطية الجدران والأرضية والسقف بطبقات من المواد الممتصة للصوت. يتم استخدام اللباد والفلين المضغوط والأحجار المسامية والمواد الاصطناعية المختلفة (على سبيل المثال، رغوة البوليسترين) المصنوعة من البوليمرات الرغوية كطبقات بينية. يتلاشى الصوت في مثل هذه الطبقات بسرعة.

السوائل توصل الصوت بشكل جيد. فالأسماك، على سبيل المثال، تجيد سماع الخطى والأصوات على الشاطئ، وهذا أمر معروف لدى الصيادين ذوي الخبرة.

لذلك، ينتشر الصوت في أي وسيلة مرنة - صلبة وسائلة وغازية، ولكن لا يمكن أن تنتشر في الفضاء حيث لا توجد مادة.

تذبذبات المصدر تخلق موجة مرنة في بيئتها تردد الصوت. تؤثر الموجة التي تصل إلى الأذن على طبلة الأذن، مما يجعلها تهتز بتردد يتوافق مع تردد مصدر الصوت. يرتجف طبلة الأذنتنتقل عبر الجهاز العظمي إلى النهايات العصب السمعيوتهيجهم وبالتالي تسبب الإحساس بالصوت.

دعونا نتذكر أن الموجات المرنة الطولية فقط هي التي يمكن أن توجد في الغازات والسوائل. فالصوت في الهواء، على سبيل المثال، ينتقل عن طريق موجات طولية، أي تكثفات وتخلخلات متناوبة للهواء القادم من مصدر الصوت.

الموجة الصوتية، مثل أي موجات ميكانيكية أخرى، لا تنتشر في الفضاء بشكل فوري، ولكن بسرعة معينة. يمكنك التحقق من ذلك، على سبيل المثال، من خلال مشاهدة إطلاق النار من بعيد. في البداية نرى النار والدخان، وبعد فترة نسمع صوت طلقة. يظهر الدخان في نفس الوقت الذي يحدث فيه الاهتزاز الصوتي الأول. وبقياس الفاصل الزمني t بين لحظة ظهور الصوت (لحظة ظهور الدخان) ولحظة وصوله إلى الأذن يمكننا تحديد سرعة انتشار الصوت:

وتظهر القياسات أن سرعة الصوت في الهواء عند درجة حرارة 0 مئوية وعادية الضغط الجوييساوي 332 م/ث.

كلما ارتفعت درجة الحرارة، زادت سرعة الصوت في الغازات. على سبيل المثال، عند درجة حرارة 20 درجة مئوية، تبلغ سرعة الصوت في الهواء 343 م/ث، وعند 60 درجة مئوية - 366 م/ث، وعند 100 درجة مئوية - 387 م/ث. ويفسر ذلك حقيقة أنه مع زيادة درجة الحرارة، تزداد مرونة الغازات، وكلما زادت القوى المرنة التي تنشأ في الوسط أثناء تشوهه، زادت حركة الجزيئات وانتقال الاهتزازات بشكل أسرع من نقطة إلى أخرى.

تعتمد سرعة الصوت أيضًا على خصائص الوسط الذي ينتقل فيه الصوت. على سبيل المثال، عند درجة حرارة 0 درجة مئوية، تبلغ سرعة الصوت في الهيدروجين 1284 م/ث، وعند ثاني أكسيد الكربون- 259 م/ث، لأن جزيئات الهيدروجين أقل كتلة وأقل خاملة.

في الوقت الحاضر، يمكن قياس سرعة الصوت في أي بيئة.

تكون الجزيئات في السوائل والمواد الصلبة أقرب إلى بعضها البعض وتتفاعل بقوة أكبر من جزيئات الغاز. ولذلك فإن سرعة الصوت في الوسائط السائلة والصلبة تكون أكبر منها في الوسائط الغازية.

بما أن الصوت عبارة عن موجة، لتحديد سرعة الصوت، بالإضافة إلى الصيغة V = s/t، يمكنك استخدام الصيغ التي تعرفها: V = lect/T وV = vlect. عند حل المسائل، تعتبر سرعة الصوت في الهواء عادة 340 م/ث.

أسئلة

1. ما هو الغرض من التجربة الموضحة في الشكل 80؟ صف كيفية إجراء هذه التجربة وما هي النتيجة التي تترتب عليها.
2. هل يمكن للصوت أن ينتقل في الغازات والسوائل والمواد الصلبة؟ ادعم إجاباتك بالأمثلة.
3. ما هي الأجسام التي تنقل الصوت بشكل أفضل - مرنة أم مسامية؟ أعط أمثلة على الأجسام المرنة والمسامية.
4. ما نوع الموجة - الطولية أو المستعرضة - التي ينتشر فيها الصوت في الهواء؟ في الماء؟
5. أعط مثالا يوضح أن الموجة الصوتية لا تنتقل على الفور، ولكن بسرعة معينة.

التمرين 30

1. هل يمكن سماع صوت انفجار ضخم على القمر على الأرض؟ برر جوابك.
2. إذا قمت بربط نصف صحن الصابون بكل طرف من طرفي الخيط، فباستخدام مثل هذا الهاتف يمكنك حتى التحدث بصوت هامس أثناء وجودك في غرف مختلفة. اشرح هذه الظاهرة.
3. أوجد سرعة الصوت في الماء إذا كان مصدر يهتز بفترة زمنية مقدارها 0.002 s يثير موجات في الماء طولها 2.9 m.
4. حدد الطول الموجي لموجة صوتية ترددها 725 هرتز في الهواء وفي الماء وفي الزجاج.
5. تم ضرب أحد طرفي أنبوب معدني طويل بمطرقة. هل سينتشر الصوت الناتج عن الاصطدام إلى الطرف الثاني من الأنبوب عبر المعدن؟ من خلال الهواء داخل الأنبوب؟ كم عدد الضربات التي سيسمعها الشخص الذي يقف على الطرف الآخر من الأنبوب؟
6. مراقب يقف بالقرب من خط مستقيم سكة حديدية، رأى البخار فوق صافرة قاطرة بخارية تسير في المسافة. بعد ثانيتين من ظهور البخار، سمع صوت صافرة، وبعد 34 ثانية مرت القاطرة بالقرب من المراقب. تحديد سرعة القاطرة.

تشمل القوانين الأساسية لانتشار الصوت قوانين انعكاسه وانكساره عند حدود الوسائط المختلفة، وكذلك حيود الصوت وتشتته في ظل وجود عوائق وعدم تجانس في الوسط وعند السطوح البينية بين الوسائط.

يتأثر نطاق انتشار الصوت بعامل امتصاص الصوت، أي الانتقال الذي لا رجعة فيه لطاقة الموجات الصوتية إلى أنواع أخرى من الطاقة، وخاصة الحرارة. عامل مهموهو أيضًا اتجاه الإشعاع وسرعة انتشار الصوت، والتي تعتمد على الوسط وحالته المحددة.

من مصدر الصوت، تنتشر الموجات الصوتية في جميع الاتجاهات. إذا مرت موجة صوتية عبر ثقب صغير نسبيًا، فإنها تنتشر في جميع الاتجاهات، ولا تنتقل في شعاع موجه. على سبيل المثال، أصوات الشوارع التي تخترق النافذة المفتوحة إلى الغرفة تُسمع في جميع النقاط، وليس فقط في الجهة المقابلة للنافذة.

تعتمد طبيعة انتشار الموجات الصوتية بالقرب من عائق ما على العلاقة بين حجم العائق وطول الموجة. فإذا كان حجم العائق صغيراً مقارنة بطول الموجة، فإن الموجة تتدفق حول هذا العائق، وتنتشر في كل الاتجاهات.

الموجات الصوتية، التي تخترق من وسط إلى آخر، تنحرف عن اتجاهها الأصلي، أي أنها تنكسر. وقد تكون زاوية الانكسار أكبر أو أقل من زاوية السقوط. يعتمد ذلك على الوسيط الذي يخترقه الصوت. فإذا كانت سرعة الصوت في الوسط الثاني أكبر، فإن زاوية الانكسار ستكون أكبر من زاوية السقوط، والعكس صحيح.

عند مواجهة عائق في طريقهم، تنعكس الموجات الصوتية منه وفقًا لقاعدة محددة بدقة - زاوية الانعكاس يساوي الزاويةالسقوط - يرتبط مفهوم الصدى بهذا. إذا انعكس الصوت من عدة أسطح على مسافات مختلفة، تحدث أصداء متعددة.

ينتقل الصوت على شكل موجة كروية متباعدة تملأ حجمًا متزايدًا. وكلما زادت المسافة تضعف اهتزازات جزيئات الوسط ويتبدد الصوت. ومن المعروف أنه لزيادة نطاق الإرسال، يجب تركيز الصوت في اتجاه معين. عندما نريد، على سبيل المثال، أن يتم سماعنا، نضع راحتنا على أفواهنا أو نستخدم مكبر الصوت.

إن الحيود، أي انحناء الأشعة الصوتية، له تأثير كبير على مدى انتشار الصوت. كلما كان الوسط غير متجانس، كلما زاد انحناء شعاع الصوت، وبالتالي، كان نطاق انتشار الصوت أقصر.

انتشار الصوت

يمكن للموجات الصوتية أن تنتقل في الهواء والغازات والسوائل و المواد الصلبة. لا تنشأ الموجات في الفضاء الخالي من الهواء. ومن السهل التحقق من ذلك من خلال تجربة بسيطة. إذا تم وضع جرس كهربائي تحت غطاء محكم تم إخلاء الهواء منه، فلن نسمع أي صوت. ولكن بمجرد امتلاء الغطاء بالهواء، يحدث صوت.

تعتمد سرعة انتشار الحركات التذبذبية من جسيم إلى جسيم على الوسط. في العصور القديمة، كان المحاربون يضعون آذانهم على الأرض، وبالتالي يكتشفون فرسان العدو في وقت أبكر بكثير مما يظهر في الأفق. وكتب العالم الشهير ليوناردو دافنشي في القرن الخامس عشر: “إذا قمت، وأنت في البحر، بخفض فتحة أنبوب في الماء، ووضع الطرف الآخر منه على أذنك، فسوف تسمع ضجيج السفن بشدة”. بعيد عنك."

تم قياس سرعة الصوت في الهواء لأول مرة في القرن السابع عشر من قبل أكاديمية ميلانو للعلوم. تم تركيب مدفع على أحد التلال، وعلى الآخر تم وضع نقطة مراقبة. تم تسجيل الوقت في لحظة اللقطة (بالفلاش) وفي لحظة استقبال الصوت. واستنادًا إلى المسافة بين نقطة المراقبة والمسدس ووقت منشأ الإشارة، لم يعد من الصعب حساب سرعة انتشار الصوت. وتبين أنها تساوي 330 مترًا في الثانية.

تم قياس سرعة الصوت في الماء لأول مرة عام 1827 في بحيرة جنيف. وتم تحديد موقع القاربين على مسافة 13847 مترًا عن بعضهما البعض. في الأول، تم تعليق الجرس تحت القاع، وفي الثانية، تم إنزال هيدروفون بسيط (قرن) في الماء. في القارب الأول، تم إشعال النار في البارود في نفس وقت قرع الجرس، وفي القارب الثاني، قام المراقب بتشغيل ساعة الإيقاف لحظة الوميض وبدأ في انتظار وصول الإشارة الصوتية من الجرس. اتضح أن الصوت ينتقل في الماء أسرع بأربع مرات منه في الهواء، أي. وبسرعة 1450 مترا في الثانية.

سرعة الصوت

كلما زادت مرونة الوسط، زادت السرعة: في المطاط 50، في الهواء 330، في الماء 1450، وفي الفولاذ - 5000 متر في الثانية. إذا تمكنا نحن الذين كنا في موسكو من الصراخ بصوت عالٍ بحيث يصل الصوت إلى سانت بطرسبرغ، فلن يُسمع هناك إلا بعد نصف ساعة، وإذا انتشر الصوت على نفس المسافة في الفولاذ، فسيتم استقباله في دقيقتين.

تتأثر سرعة انتشار الصوت بحالة الوسط نفسه. وعندما نقول أن الصوت ينتقل في الماء بسرعة 1450 مترًا في الثانية، فهذا لا يعني أنه في أي ماء وتحت أي ظروف. مع زيادة درجة حرارة وملوحة الماء وكذلك مع زيادة العمق وبالتالي الضغط الهيدروليكيتزداد سرعة الصوت. أو لنأخذ الفولاذ. وهنا أيضًا، تعتمد سرعة الصوت على درجة الحرارة والتركيب النوعي للفولاذ: فكلما زاد الكربون الذي يحتوي عليه، زادت صلابته، وانتقال الصوت فيه بشكل أسرع.

عند مواجهة عائق في طريقهم، تنعكس الموجات الصوتية منه بشكل صارم قاعدة معينة: زاوية الانعكاس تساوي زاوية السقوط . الموجات الصوتية القادمة من الهواء سوف تنعكس بشكل شبه كامل إلى الأعلى من سطح الماء، والموجات الصوتية القادمة من مصدر موجود في الماء سوف تنعكس منه إلى الأسفل.

الموجات الصوتية، التي تخترق من وسط إلى آخر، تنحرف عن موضعها الأصلي، أي. منكسر. وقد تكون زاوية الانكسار أكبر أو أقل من زاوية السقوط. يعتمد ذلك على الوسط الذي يخترقه الصوت. فإذا كانت سرعة الصوت في الوسط الثاني أكبر منها في الأول فإن زاوية الانكسار ستكون أكبر من زاوية السقوط والعكس صحيح.

في الهواء، تنتشر الموجات الصوتية على شكل موجة كروية متباعدة، تملأ حجمًا أكبر بشكل متزايد، حيث تنتقل اهتزازات الجسيمات الناتجة عن مصادر الصوت إلى كتلة الهواء. ومع ذلك، مع زيادة المسافة، تضعف اهتزازات الجزيئات. ومن المعروف أنه لزيادة نطاق الإرسال، يجب تركيز الصوت في اتجاه معين. عندما نريد أن نسمع صوتنا بشكل أفضل، نضع راحتنا على أفواهنا أو نستخدم مكبر الصوت. في هذه الحالة، سيتم توهين الصوت بشكل أقل، وسوف تنتقل الموجات الصوتية لمسافة أبعد.

مع زيادة سمك الجدار، يزداد تحديد موقع الصوت عند الترددات المتوسطة المنخفضة، لكن الرنين المصادفة "الخبيث"، الذي يسبب خنق تحديد موقع الصوت، يبدأ في الظهور عند الترددات المنخفضة ويغطي مساحة أوسع.