Zvuk se u vodi stotine puta manje apsorbira nego u zraku. Ipak, čujnost u vodenom okolišu mnogo je lošija nego u atmosferi. To se objašnjava osobitostima ljudske percepcije zvuka. U zraku se zvuk percipira na dva načina: prijenosom vibracija zraka do bubnjića (zračna kondukcija) i takozvanom koštanom kondukcijom, kada se zvučne vibracije percipiraju i prenose do slušnog aparata kostima lubanje.

Ovisno o vrsti ronilačke opreme, ronilac percipira zvuk u vodi s prevladavanjem zračne ili koštane vodljivosti. Prisutnost trodimenzionalne kacige ispunjene zrakom omogućuje vam da percipirate zvuk provođenjem zraka. Međutim, neizbježan je značajan gubitak zvučne energije kao rezultat refleksije zvuka od površine kacige.

Kod spuštanja bez opreme ili u opremi s čvrsto pripijenom kacigom prevladava koštana vodljivost.

značajka percepcija zvuka pod vodom je i gubitak sposobnosti određivanja smjera izvora zvuka. To je zbog činjenice da ljudski organi Sluh se prilagođava brzini širenja zvuka u zraku i određuje smjer prema izvoru zvuka zbog razlike u vremenu dolaska zvučnog signala i relativne razine zvučnog tlaka koju percipira pojedino uho. Zahvaljujući uređaju ušna školjka osoba u zraku može odrediti gdje je izvor zvuka - ispred ili iza, čak i jednim uhom. U vodi su stvari drugačije. Brzina širenja zvuka u vodi je 4,5 puta veća nego u zraku. Stoga razlika u vremenu prijema zvučnog signala od strane svakog uha postaje toliko mala da postaje gotovo nemoguće odrediti smjer do izvora zvuka.

Kod korištenja tvrde kacige kao dijela opreme mogućnost određivanja smjera prema izvoru zvuka u pravilu je isključena.

Biološki učinci plinova na ljudski organizam

Pitanje bioloških učinaka plinova nije slučajno postavljeno i posljedica je činjenice da procesi izmjene plinova tijekom ljudskog disanja u normalnim uvjetima i takozvanim hiperbaričnim (tj. visoki krvni tlak) značajno se razlikuju.

Poznato je da je obični atmosferski zrak koji udišemo neprikladan za disanje pilota u letovima na velikim visinama. Također se ograničeno koristi za disanje ronilaca. Pri spuštanju na dubine veće od 60 m zamjenjuje se posebnim plinskim smjesama.

Razmotrite osnovna svojstva plinova, koja, kao u čisti oblik, a pomiješane s drugima koriste za disanje ronioci.

Po svom sastavu zrak je smjesa raznih plinova. Glavne komponente zraka su: kisik - 20,9%, dušik - 78,1%, ugljični dioksid - 0,03%. Osim toga, male količine u zraku sadrže: argon, vodik, helij, neon, kao i vodenu paru.

Plinovi koji čine atmosferu mogu se prema djelovanju na ljudski organizam podijeliti u tri skupine: kisik - stalno se troši za "održavanje svih životnih procesa; dušik, helij, argon itd. - ne sudjeluju u izmjeni plinova; ugljični dioksid - kada povećana koncentracijaštetno za tijelo.

Kisik(O2) je bezbojan plin bez okusa i mirisa gustoće 1,43 kg/m3. Od velike je važnosti za čovjeka kao sudionik svih oksidativnih procesa u tijelu. U procesu disanja kisik se u plućima spaja s hemoglobinom krvi i prenosi cijelim tijelom, gdje ga stanice i tkiva kontinuirano troše. Prekid opskrbe ili čak smanjenje njegove opskrbe tkiva uzrokuje gladovanje kisikom, praćeno gubitkom svijesti, a teški slučajevi- prestanak života. Ovo stanje može nastati kada se sadržaj kisika u udahnutom zraku smanji kada normalan pritisak ispod 18,5 posto. S druge strane, s povećanjem udjela kisika u udahnutoj smjesi ili pri disanju pod tlakom, iznad dopuštenog, kisik se pokazuje toksična svojstva- Dolazi do trovanja kisikom.

Dušik(N) - plin bez boje, mirisa i okusa gustoće 1,25 kg/m3, glavni je dio atmosferskog zraka po volumenu i masi. U normalnim uvjetima je fiziološki neutralan, ne sudjeluje u metabolizmu. Međutim, kako tlak raste s dubinom ronjenja, dušik prestaje biti neutralan i na dubinama od 60 metara i više pokazuje izražena narkotička svojstva.

Ugljični dioksid(CO2) je bezbojan plin kiselkastog okusa. 1,5 puta je teži od zraka (gustoća 1,98 kg/m3), pa se može nakupljati u donjim dijelovima zatvorenih i slabo prozračenih prostorija.

Ugljični dioksid se proizvodi u tkivima kao finalni proizvod oksidativni procesi. Određena količina ovog plina uvijek je prisutna u tijelu i sudjeluje u regulaciji disanja, a višak se krvlju prenosi u pluća i uklanja izdahnutim zrakom. Količina ugljičnog dioksida koju ispušta osoba ovisi uglavnom o stupnju tjelesna aktivnost i funkcionalno stanje organizma. Učestalim, dubokim disanjem (hiperventilacija) smanjuje se sadržaj ugljičnog dioksida u tijelu, što može dovesti do zastoja disanja (apneja), pa čak i gubitka svijesti. S druge strane, povećanje njegovog sadržaja u respiratornoj smjesi više od dopuštenog dovodi do trovanja.

Od ostalih plinova koji sačinjavaju zrak, najveću primjenu imaju ronioci helij(Ne). To je inertni plin, bez mirisa i okusa. Posjeduje nisku gustoću (oko 0,18 kg / m3) i znatno manju sposobnost izazivanja narkotičkih učinaka kada visoki pritisci, naširoko se koristi kao zamjena za dušik za pripremu umjetnih respiratornih smjesa tijekom spuštanja na velike dubine.

Međutim, uporaba helija u sastavu respiratornih smjesa dovodi do drugih nepoželjnih pojava. Njegova visoka toplinska vodljivost i posljedično povećani prijenos tjelesne topline zahtijevaju pojačanu toplinsku zaštitu ili aktivno grijanje ronioca.

Tlak zraka. Poznato je da atmosfera oko nas ima masu i vrši pritisak na površinu zemlje i sve objekte na njoj. Atmosferski tlak izmjeren na razini mora uravnotežuje se u cijevima presjeka G cm2 sa stupcem žive visokog 760 mm ili vode visokog 10,33 m. Ako se ova živa ili voda izvažu, njihova će masa biti 1,033 kg. To znači da je "normalni atmosferski tlak jednak 1,033 kgf / cm2, što je u SI sustavu ekvivalentno 103,3 kPa *. (* U SI sustavu jedinica tlaka je paskal (Pa). Ako je potrebno, koriste se omjeri: 1 kgf / cm1 \u003d 105 Pa \u003d 102 kPa \u003d \u003d * 0,1 MPa.).

Međutim, u praksi ronilačkih proračuna, nezgodno je koristiti tako točne mjerne jedinice. Stoga se jedinica tlaka uzima kao tlak brojčano jednak 1 kgf / cm2, koji se naziva tehnička atmosfera (at). Jedna tehnička atmosfera odgovara tlaku od 10 m vodenog stupca.

Zrak se lako komprimira kada tlak raste, smanjujući volumen proporcionalno tlaku. Tlak komprimiranog zraka mjeri se tlakomjerima koji pokazuju nadpritisak , tj. tlak iznad atmosferskog. Jedinica nadtlaka označava se ati. Zbroj nadtlaka i atmosferskog tlaka naziva se apsolutni tlak(ata).

U normalnim zemaljskim uvjetima, zrak sa svih strana ravnomjerno pritišće osobu. S obzirom da je površina ljudskog tijela u prosjeku 1,7-1,8 m2, sila tlaka zraka koja pada na nju je 17-18 tisuća kgf (17-18 tf). Međutim, osoba ne osjeća taj pritisak, jer je njegovo tijelo 70% sastavljeno od praktički nestišljivih tekućina, au unutarnje šupljine- pluća, srednje uho itd. - uravnotežuje ga protutlak zraka koji se tamo nalazi i komunicira s atmosferom.

Kada je uronjen u vodu, osoba je izložena prekomjernom pritisku stupca vode iznad sebe, koji se povećava za 1 at svakih 10 m. Promjena tlaka može uzrokovati bol i kompresija, kako bi se spriječila ronilac mora dobiti zrak za disanje pod tlakom jednakim apsolutnom tlaku okoline.

Budući da ronioci imaju posla s komprimiranim zrakom ili plinskim smjesama, prikladno je podsjetiti se osnovnih zakona kojih se pridržavaju i dati neke formule potrebne za praktične proračune.

Zrak se, kao i drugi realni plinovi i plinske smjese, uz određenu aproksimaciju, pokorava fizikalnim zakonima koji apsolutno vrijede za idealne plinove.

OPREMA ZA RONJENJE

Ronilačka oprema je skup uređaja i proizvoda koje ronilac nosi radi osiguranja života i rada u vodenom okolišu u određenom vremenskom razdoblju.

Ronilačka oprema prikladna je za tu svrhu ako može pružiti:

disanje osobe kada obavlja posao pod vodom;

izolacija i toplinska zaštita hladna voda;

dovoljna mobilnost i stabilan položaj pod vodom;

sigurnost tijekom uranjanja, izlaska na površinu i u procesu rada;

siguran spoj s površinom.

Ovisno o zadacima koje treba riješiti, ronilačka oprema se dijeli na:

po dubini upotrebe - za opremu za male (srednje) dubine i duboko more;

prema načinu osiguravanja respiratorne plinske smjese - za autonomne i crijevne;

prema načinu toplinske zaštite - za opremu s pasivnom toplinskom zaštitom, električnim i vodenim grijanjem;

prema metodi izolacije - za opremu s vodo- i plinopropusnim mokrim odijelima "suhog" tipa i propusnog "mokrog" tipa.

Najcjelovitija ideja o funkcionalnim značajkama rada ronilačke opreme daje se njezinom klasifikacijom prema načinu održavanja sastava potrebnog za disanje. plinska smjesa. Ovdje se razlikuje oprema:

ventiliran;

s otvorenom shemom disanja;

s polu-zatvorenim uzorkom disanja;

sa zatvorenim disanjem.

Gdje se zvuk brže širi: u zraku ili u vodi? i dobio najbolji odgovor

Odgovor od Ptishon[gurua]
Brzina zvuka Brzina zvuka u plinovima (0°C; 101325 Pa), m/s Dušik 334 Amonijak 415 Acetilen 327 Vodik 1284 Zrak 331,46 Helij 965 Kisik 316 Metan 430 Ugljikov monoksid 338 Ugljikov dioksid 259 Klor 206 Brzina zvuka - brzina razmnožavanje zvučni valovi u okolišu U plinovima je brzina zvuka manja nego u tekućinama U tekućinama je brzina zvuka manja nego u krutim tijelima U zraku je u normalnim uvjetima brzina zvuka 331,46 m/s (1193 km/h) U vodi je brzina zvuka 1485 m/s U krutim tijelima brzina zvuka je 2000-6000 m/s.

Odgovor od bijeli Zec[guru]
U vodi. U zraku je brzina zvuka na 25°C oko 330 m/s, u vodi oko 1500 m/s. Točna vrijednost ovisi o temperaturi, tlaku, salinitetu (za vodu) i vlažnosti (za zrak)

Odgovor od BaNkS777[stručnjak]
u vodi....

Odgovor od Andi[guru]
i što želite stvoriti zvučnu bombu?

Odgovor od Vladimir T[guru]
u vodi gdje je gustoća veća i brža (molekule su bliže i prijenos je brži)

Odgovor od Polina Lykova[aktivan]
Vjerojatno u zraku (ne znam točno). Budući da se u vodi sva kretanja usporavaju, zvuk se ne širi tako brzo! Pa, pogledajte! Pljesnite rukama pod vodom. Ovo će biti učinjeno sporije nego u zraku. Moje iskustvo =) =8 =(=*8 =P

Odgovor od 3 odgovora[guru]

Zdravo! Ovdje je izbor tema s odgovorima na vaše pitanje: Gdje zvuk putuje brže: u zraku ili u vodi???

Ova lekcija pokriva temu "Zvučni valovi". U ovoj lekciji nastavit ćemo proučavati akustiku. Najprije ponavljamo definiciju zvučnih valova, zatim razmatramo njihova frekvencijska područja te se upoznajemo s pojmom ultrazvučnih i infrazvučnih valova. Također ćemo razgovarati o svojstvima zvučnih valova u različitim medijima i saznati koja svojstva imaju. .

Zvučni valovi - to su mehaničke vibracije koje, šireći se i djelujući na organ sluha, percipira osoba (slika 1).

Riža. 1. Zvučni val

Dio koji se u fizici bavi tim valovima naziva se akustika. Zanimanje ljudi koji se obično nazivaju "slušačima" je akustika. Zvučni val je val koji se širi u elastičnom sredstvu, on je longitudinalni val, a kada se širi u elastičnom sredstvu izmjenjuju se kompresija i razrjeđenje. Prenosi se tijekom vremena na daljinu (slika 2).

Riža. 2. Širenje zvučnog vala

Zvučni valovi uključuju takve vibracije koje se provode frekvencijom od 20 do 20 000 Hz. Ove frekvencije odgovaraju valnim duljinama od 17 m (za 20 Hz) i 17 mm (za 20 000 Hz). Ovaj raspon će se zvati zvučni zvuk. Ove valne duljine date su za zrak, čija je brzina širenja zvuka jednaka.

Postoje i takvi rasponi kojima se bave akustičari - infrazvučni i ultrazvučni. Infrazvučni su oni koji imaju frekvenciju manju od 20 Hz. A ultrazvučni su oni koji imaju frekvenciju veću od 20 000 Hz (slika 3).

Riža. 3. Rasponi zvučnih valova

Svaki obrazovana osoba mora se kretati u frekvencijskom rasponu zvučnih valova i znati da će, ako ide na ultrazvučni pregled, slika na zaslonu računala biti izgrađena s frekvencijom većom od 20 000 Hz.

ultrazvuk - To su mehanički valovi slični zvučnim valovima, ali s frekvencijom od 20 kHz do milijardu herca.

Valovi s frekvencijom većom od milijardu herca nazivaju se hipersoničan.

Ultrazvuk se koristi za otkrivanje nedostataka u lijevanim dijelovima. Struja kratkih ultrazvučnih signala usmjerena je na dio koji se ispituje. Na onim mjestima gdje nema nedostataka, signali prolaze kroz dio bez da ih prijamnik registrira.

Ako u dijelu postoji pukotina, zračna šupljina ili druga nehomogenost, tada se ultrazvučni signal odbija od njega i, vraćajući se, ulazi u prijemnik. Takva se metoda naziva ultrazvučna detekcija grešaka.

Drugi primjeri uporabe ultrazvuka su uređaji ultrazvuk, ultrazvučni uređaji, ultrazvučna terapija.

Infrazvuk - mehanički valovi slični zvučnim valovima, ali s frekvencijom manjom od 20 Hz. Ne percipiraju ih ljudsko uho.

Prirodni izvori infrazvučnih valova su oluje, tsunamiji, potresi, uragani, vulkanske erupcije, grmljavinske oluje.

Infrazvuk su također važni valovi koji se koriste za vibriranje površine (na primjer, za uništavanje nekih velikih objekata). Puštamo infrazvuk u tlo - i tlo se drobi. Gdje se ovo koristi? Na primjer, u rudnicima dijamanata, gdje uzimaju rudu koja sadrži dijamantne komponente i drobe je u male čestice kako bi pronašli te dijamantne inkluzije (slika 4).

Riža. 4. Primjena infrazvuka

Brzina zvuka ovisi o uvjetima okoline i temperaturi (slika 5).

Riža. 5. Brzina širenja zvučnog vala u različitim medijima

Napomena: u zraku je brzina zvuka jednaka , dok se brzina povećava za . Ako ste istraživač, onda bi vam takvo znanje moglo biti od koristi. Možda čak smislite neku vrstu temperaturnog senzora koji će detektirati temperaturne razlike mijenjajući brzinu zvuka u mediju. Već znamo da što je medij gušći, to je ozbiljnija interakcija između čestica medija, to se val brže širi. O tome smo govorili u prošlom odlomku na primjeru suhog i vlažnog zraka. Za vodu, brzina širenja zvuka. Ako stvorite zvučni val (kucnite viljuškom za ugađanje), tada će brzina njegovog širenja u vodi biti 4 puta veća nego u zraku. Vodom će informacije stizati 4 puta brže nego zrakom. I još brže u čeliku: (slika 6).

Riža. 6. Brzina širenja zvučnog vala

Znate iz epova koje je koristio Ilja Muromec (i svi junaci i obični ruski ljudi i dječaci iz Gajdarovog Revolucionarnog vojnog vijeća), koristili su se vrlo zanimljiv način otkrivanje objekta koji se približava, ali je još daleko. Zvuk koji proizvodi kada se kreće još se ne čuje. Ilya Muromets, s uhom do zemlje, može je čuti. Zašto? Budući da se zvuk preko čvrstog tla prenosi većom brzinom, što znači da će brže doći do uha Ilje Muromca i on će se moći pripremiti za susret s neprijateljem.

Najzanimljiviji zvučni valovi su glazbeni zvukovi i šumovi. Koji predmeti mogu stvarati zvučne valove? Ako uzmemo izvor vala i elastični medij, ako natjeramo izvor zvuka da harmonično titra, tada ćemo imati prekrasan zvučni val, koji ćemo nazvati glazbenim zvukom. Ti izvori zvučnih valova mogu biti, na primjer, žice gitare ili glasovira. To može biti zvučni val koji se stvara u otvoru zračne cijevi (orgulje ili cijevi). Iz satova glazbe znate note: do, re, mi, fa, sol, la, si. U akustici se nazivaju tonovima (slika 7).

Riža. 7. Glazbeni tonovi

Sve stavke koje mogu emitirati tonove imat će značajke. Kako se razlikuju? Razlikuju se po valnoj duljini i frekvenciji. Ako te zvučne valove ne stvaraju tijela koja harmonično zvuče ili nisu povezani u zajedničku orkestralnu skladbu, tada će se takav broj zvukova nazvati šumom.

Buka- slučajne fluktuacije različite fizičke prirode, karakterizirane složenošću vremenske i spektralne strukture. Pojam buke je svakodnevan i fizikalni, vrlo su slični te ga stoga uvodimo kao zaseban važan predmet razmatranja.

Prijeđimo na kvantitativne procjene zvučnih valova. Koje su karakteristike glazbenih zvučnih valova? Ove se karakteristike odnose isključivo na harmonijske zvučne vibracije. Tako, jačina zvuka. Što određuje glasnoću zvuka? Razmotrimo širenje zvučnog vala u vremenu ili oscilacije izvora zvučnog vala (slika 8).

Riža. 8. Glasnoća zvuka

U isto vrijeme, ako nismo dodali puno zvuka u sustav (tiho udarili po klavirskoj tipki, na primjer), tada će biti tih zvuk. Ako glasno, visoko podižući ruku, nazovemo ovaj zvuk pritiskom na tipku, dobit ćemo glasan zvuk. O čemu to ovisi? Tihi zvukovi imaju manje vibracija od glasnih zvukova.

Sljedeća važna karakteristika glazbenog zvuka i bilo koje druge je visina. Što određuje visinu zvuka? Visina tona ovisi o frekvenciji. Možemo učiniti da izvor često oscilira ili ga možemo učiniti da ne oscilira jako brzo (to jest, napraviti manje oscilacija u jedinici vremena). Razmotrite vremenski raspon visokog i niskog zvuka iste amplitude (Sl. 9).

Riža. 9. Visina

Može se izvući zanimljiv zaključak. Ako osoba pjeva u basu, onda ima izvor zvuka (ovo je glasnice) oscilira nekoliko puta sporije od osobe koja pjeva sopran. U drugom slučaju, glasnice vibriraju češće, stoga češće uzrokuju žarišta kompresije i razrjeđivanja u širenju vala.

Postoji još jedan zanimljiva karakteristika zvučni valovi, koje fizičari ne proučavaju. Ovaj timbar. Znate i lako razlikujete istu glazbu odsviranu na balalajci ili na violončelu. Koja je razlika između ovih zvukova i ove izvedbe? Na početku eksperimenta tražili smo od ljudi koji proizvode zvukove da im naprave približno jednaku amplitudu kako bi glasnoća zvuka bila ista. To je kao s orkestrom: ako nema potrebe izdvajati instrument, svi sviraju otprilike na isti način, jednakom snagom. Dakle, zvuk balalajke i violončela je različit. Kad bismo crtali zvuk koji se izvlači iz jednog instrumenta, iz drugog, pomoću dijagrama, onda bi oni bili isti. Ali te instrumente možete lako razlikovati po zvuku.

Još jedan primjer važnosti boje zvuka. Zamislite dvije pjevačice koje su završile istu glazbenu školu kod istih profesora. Jednako su dobro učili s peticama. Jedan iz nekog razloga postaje izvanredan izvođač, a drugi je cijeli život nezadovoljan svojom karijerom. Zapravo, to je određeno isključivo njihovim instrumentom, koji u okolini uzrokuje upravo glasovne vibracije, odnosno glasovi im se razlikuju u boji.

Bibliografija

1. Sokolovich Yu.A., Bogdanova G.S. Fizika: priručnik s primjerima rješavanja problema. - 2. redistribucija izdanja. - X .: Vesta: izdavačka kuća "Ranok", 2005. - 464 str.
2. Peryshkin A.V., Gutnik E.M., Fizika. 9. razred: udžbenik za opće obrazovanje. ustanove / A.V. Peryshkin, E.M. Gutnik. - 14. izd., stereotip. - M.: Bustard, 2009. - 300 str.

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

Domaća zadaća

1. Kako se zvuk širi? Što može biti izvor zvuka?
2. Može li zvuk putovati svemirom?
3. Je li svaki val koji dopre do ljudskog uha on opaža?

Zvukove opažamo na udaljenosti od njihovih izvora. Zvuk obično putuje do nas kroz zrak. Zrak je elastični medij koji prenosi zvuk.

Ako se medij za prijenos zvuka ukloni između izvora i prijamnika, tada se zvuk neće širiti i stoga ga prijamnik neće percipirati. Pokažimo to eksperimentalno.

Ispod zvona zračne pumpe postavimo budilicu (slika 80). Sve dok u zvonu ima zraka, zvuk zvona se jasno čuje. Kada se zrak ispumpava ispod zvona, zvuk postupno slabi i konačno postaje nečujan. Bez medija za prijenos, vibracije zvona činele ne mogu se širiti, a zvuk ne dopire do našeg uha. Pusti zrak ispod zvona i ponovno čuj zvonjavu.

Riža. 80. Pokus koji dokazuje da se u prostoru u kojem nema materijalnog medija zvuk ne širi

Elastične tvari, kao što su metali, drvo, tekućine, plinovi, dobro provode zvukove.

Stavimo džepni sat na jedan kraj drvene ploče, a mi ćemo se pomaknuti na drugi kraj. Stavivši uho na ploču, čut ćemo sat.

Zavežite konac za metalnu žlicu. Pričvrstite kraj uzice za uho. Udaranjem žlice čut ćemo snažan zvuk. Još jači zvuk ćemo čuti ako špagu zamijenimo žicom.

Meka i porozna tijela su loši vodiči zvuka. Kako bi zaštitili bilo koju prostoriju od prodora stranih zvukova, zidovi, pod i strop položeni su slojevima materijala koji apsorbiraju zvuk. Kao međuslojevi koriste se filc, prešano pluto, porozno kamenje, razni sintetički materijali (na primjer, pjenasta plastika) izrađeni na bazi pjenastih polimera. Zvuk u takvim slojevima brzo slabi.

Tekućine dobro provode zvuk. Ribe, primjerice, dobro čuju korake i glasove na obali, to znaju iskusni ribiči.

Dakle, zvuk se širi u bilo kojem elastičnom mediju - čvrstom, tekućem i plinovitom, ali se ne može širiti u prostoru u kojem nema tvari.

Oscilacije izvora stvaraju elastični val u svojoj okolini audio frekvencija. Val, dopirući do uha, djeluje na bubnjić, uzrokujući njegovo vibriranje na frekvenciji koja odgovara frekvenciji izvora zvuka. podrhtavanje bubnjić prenose se kroz osikularni sustav do završetaka slušni živac, iritirati ih i tako izazvati osjećaj zvuka.

Podsjetimo se da u plinovima i tekućinama mogu postojati samo uzdužni elastični valovi. Zvuk u zraku, na primjer, prenosi se uzdužnim valovima, tj. naizmjeničnim kondenzacijama i razrjeđivanjima zraka koji dolaze iz izvora zvuka.

Zvučni val, kao i svaki drugi mehanički val, ne širi se prostorom trenutno, već određenom brzinom. To se može vidjeti, primjerice, promatranjem pucnjave izdaleka. Prvo vidimo vatru i dim, a zatim nakon nekog vremena čujemo zvuk pucnja. Dim se pojavljuje u isto vrijeme kada se javlja prva zvučna vibracija. Mjerenjem vremenskog intervala t između trenutka javljanja zvuka (trenutka kada se dim pojavi) i trenutka kada dođe do uha, možemo odrediti brzinu širenja zvuka:

Mjerenja pokazuju da je brzina zvuka u zraku na 0 °C i normalna atmosferski pritisak jednaka je 332 m/s.

Brzina zvuka u plinovima je to veća što je njihova temperatura viša. Na primjer, na 20 °C brzina zvuka u zraku je 343 m/s, na 60 °C - 366 m/s, na 100 °C - 387 m/s. To se objašnjava činjenicom da s povećanjem temperature raste elastičnost plinova, a što su veće elastične sile koje se javljaju u mediju tijekom njegove deformacije, to je veća pokretljivost čestica i brže se vibracije prenose s jedne točke na drugu.

Brzina zvuka ovisi i o svojstvima medija u kojem se zvuk širi. Na primjer, pri 0 °C brzina zvuka u vodiku je 1284 m/s, a pri ugljični dioksid- 259 m/s, jer su molekule vodika manje masivne i manje inertne.

Danas se brzina zvuka može mjeriti u bilo kojem mediju.

Molekule u tekućinama i čvrstim tvarima bliže su jedna drugoj i snažnije međusobno djeluju od molekula plina. Stoga je brzina zvuka u tekućim i krutim medijima veća nego u plinovitim medijima.

Budući da je zvuk val, za određivanje brzine zvuka, osim formule V = s / t, možete koristiti poznate formule: V = λ / T i V = vλ. Pri rješavanju problema brzina zvuka u zraku obično se smatra jednakom 340 m/s.

Pitanja

1. Koja je svrha pokusa prikazanog na slici 80? Opišite kako se taj pokus izvodi i koji zaključak iz njega proizlazi.
2. Može li se zvuk širiti u plinovima, tekućinama, čvrstim tijelima? Potkrijepite svoje odgovore primjerima.
3. Koje tijelo bolje provodi zvuk - elastično ili porozno? Navedite primjere elastičnih i poroznih tijela.
4. Kakav je val - uzdužni ili poprečni - zvuk koji se širi zrakom; u vodi?
5. Navedite primjer koji pokazuje da se zvučni val ne širi trenutno, već određenom brzinom.

Vježba 30

1. Može li se zvuk masivne eksplozije na Mjesecu čuti na Zemlji? Obrazloži odgovor.
2. Ako na svaki kraj niti vežete po jednu polovicu posude za sapun, tada uz pomoć takvog telefona možete čak i šaputati dok ste u različitim sobama. Objasnite pojavu.
3. Odredite brzinu zvuka u vodi ako izvor koji oscilira s periodom od 0,002 s pobuđuje u vodi valove duljine 2,9 m.
4. Odredite valnu duljinu zvučnog vala od 725 Hz u zraku, vodi i staklu.
5. Jedan kraj duge metalne cijevi jednom je udaren čekićem. Hoće li se zvuk od udarca širiti do drugog kraja cijevi kroz metal; kroz zrak unutar cijevi? Koliko će udaraca čuti osoba koja stoji na drugom kraju cijevi?
6. Promatrač koji stoji blizu ravnog dijela željeznička pruga, vidio sam paru iznad zvižduka parne lokomotive kako ide u daljini. Nakon 2 s nakon pojave pare začuo je zvuk zviždaljke, a nakon 34 s parna lokomotiva prošla je pokraj promatrača. Odredite brzinu lokomotive.

Osnovni zakoni širenja zvuka uključuju zakone njegove refleksije i loma na granicama različitih medija, kao i difrakciju zvuka i njegovo raspršenje u prisutnosti prepreka i nehomogenosti u mediju i na sučeljima medija.

Na udaljenost širenja zvuka utječe faktor apsorpcije zvuka, odnosno nepovratan prijenos energije zvučnog vala u druge vrste energije, posebice u toplinu. Važan faktor je i smjer zračenja i brzina širenja zvuka, što ovisi o mediju i njegovom specifičnom stanju.

Akustični valovi se šire od izvora zvuka u svim smjerovima. Ako zvučni val prolazi kroz relativno malu rupu, tada se širi u svim smjerovima, a ne ide u usmjerenom snopu. Na primjer, ulični zvukovi koji prodiru kroz otvoreni prozor u sobu čuju se na svim njezinim mjestima, a ne samo uz prozor.

Priroda širenja zvučnih valova na prepreci ovisi o omjeru dimenzija prepreke i valne duljine. Ako su dimenzije prepreke male u usporedbi s valnom duljinom, tada val teče oko te prepreke, šireći se u svim smjerovima.

Zvučni valovi, prodirući iz jednog medija u drugi, odstupaju od svog prvobitnog smjera, odnosno lome se. Kut loma može biti veći ili manji od upadnog kuta. Ovisi iz kojeg medija dolazi zvuk. Ako je brzina zvuka u drugom mediju veća, tada će kut loma biti veći od upadnog kuta i obrnuto.

Susrećući se s preprekom na svom putu, zvučni valovi se odbijaju od nje prema strogo definiranom pravilu - kutu refleksije jednaka kutu padanje - uz to je povezan pojam jeke. Ako se zvuk odbija od nekoliko površina na različitim udaljenostima, javlja se višestruki odjek.

Zvuk se širi u obliku divergentnog sferičnog vala koji ispunjava sve veći volumen. Kako se udaljenost povećava, oscilacije čestica medija slabe, a zvuk se raspršuje. Poznato je da za povećanje udaljenosti prijenosa zvuk mora biti koncentriran u određenom smjeru. Kada želimo, na primjer, da nas se čuje, stavimo ruke na usta ili koristimo nastavak za usta.

Difrakcija, odnosno savijanje zvučnih zraka, ima veliki utjecaj na domet širenja zvuka. Što je medij heterogeniji, to je zvučni snop više savijen i, sukladno tome, kraća je udaljenost širenja zvuka.

širenje zvuka

Zvučni valovi mogu putovati kroz zrak, plinove, tekućine i čvrste tvari. Valovi se ne stvaraju u bezzračnom prostoru. To se lako može vidjeti iz jednostavnog pokusa. Ako se električno zvono stavi ispod hermetičke kapice iz koje se odvodi zrak, nećemo čuti nikakav zvuk. Ali čim se čep napuni zrakom, javlja se zvuk.

Brzina širenja oscilatornih gibanja od čestice do čestice ovisi o mediju. U davna vremena ratnici su prislanjali uši na zemlju i tako otkrivali neprijateljsku konjicu puno prije nego što se pojavila na vidiku. A slavni znanstvenik Leonardo da Vinci je u 15. stoljeću zapisao: “Ako, dok ste na moru, spustite rupu cijevi u vodu, a drugi kraj prislonite na uho, čut ćete buku brodova vrlo udaljenih od vas.”

Brzinu zvuka u zraku prvi je put izmjerila Milanska akademija znanosti u 17. stoljeću. Na jednom brdu postavljen je top, a na drugom osmatračnica. Vrijeme je zabilježeno iu trenutku pucnja (bljeskom) iu trenutku prijema zvuka. Iz udaljenosti između osmatračnice i topa i vremena nastanka signala više nije bilo teško izračunati brzinu širenja zvuka. Ispostavilo se da je jednako 330 metara u sekundi.

U vodi je brzina širenja zvuka prvi put izmjerena 1827. godine na Ženevskom jezeru. Dva čamca bila su jedan od drugoga na udaljenosti od 13847 metara. Na prvom je ispod dna bilo obješeno zvono, a na drugom se u vodu spuštao obični hidrofon (rog). Na prvom brodu, istovremeno s udarom u zvono, zapaljen je barut, na drugom promatraču je u trenutku bljeska uključio štopericu i počeo čekati da stigne zvučni signal sa zvona. Pokazalo se da zvuk putuje više od 4 puta brže u vodi nego u zraku, tj. brzinom od 1450 metara u sekundi.

Brzina širenja zvuka

Što je veća elastičnost medija, veća je brzina: u gumi50, u zraku330, u vodi1450, au čeliku - 5000 metara u sekundi. Kad bismo mi, koji smo bili u Moskvi, mogli tako glasno vikati da zvuk dopre do Peterburga, onda bi nas tamo čuli tek za pola sata, a kad bi se zvuk širio na istu udaljenost u čeliku, primili bi ga za dvije minute.

Na brzinu širenja zvuka utječe stanje istog medija. Kada kažemo da zvuk u vodi putuje brzinom od 1450 metara u sekundi, to uopće ne znači da u bilo kojoj vodi i pod bilo kojim uvjetima. S povećanjem temperature i saliniteta vode, kao i s povećanjem dubine, a posljedično, hidrostatski tlak povećava se brzina zvuka. Ili uzmite čelik. Brzina zvuka i ovdje ovisi i o temperaturi i o kvalitativnom sastavu čelika: što više ugljika sadrži, to je tvrđi, zvuk se njime brže širi.

Nailazeći na prepreku na svom putu, zvučni valovi se od nje strogo odbijaju određeno pravilo: Kut refleksije jednak je upadnom kutu. Zvučni valovi koji dolaze iz zraka gotovo se potpuno reflektiraju prema gore od površine vode, a zvučni valovi koji dolaze iz izvora u vodi reflektiraju se od nje prema dolje.

Zvučni valovi, prodirući iz jednog medija u drugi, odstupaju od svog prvobitnog položaja, tj. se lome. Kut loma može biti veći ili manji od upadnog kuta. Ovisi o mediju iz kojeg zvuk prodire. Ako je brzina zvuka u drugom sredstvu veća nego u prvom, tada će kut loma biti veći od upadnog kuta i obrnuto.

U zraku se zvučni valovi šire u obliku divergentnog sferičnog vala, koji ispunjava sve veći volumen, jer se vibracije čestica uzrokovane izvorima zvuka prenose na zračnu masu. Međutim, kako se udaljenost povećava, oscilacije čestica slabe. Poznato je da za povećanje udaljenosti prijenosa zvuk mora biti koncentriran u određenom smjeru. Kada želimo da nas se bolje čuje, stavimo dlan na usta ili se poslužimo sirenom. U tom će slučaju zvuk biti manje prigušen, a zvučni valovi će se dalje širiti.

Kako se debljina stijenke povećava, sonar na niskim srednjim frekvencijama se povećava, ali "podmukla" rezonancija slučajnosti, koja uzrokuje gušenje sonara, počinje se pojavljivati ​​na nižim frekvencijama i zahvaća njihovo šire područje.