Vandenyje garsas sugeriamas šimtus kartų mažiau nei ore. Tačiau girdimumas vandens aplinkoje yra daug blogesnis nei atmosferoje. Tai paaiškinama žmogaus garso suvokimo ypatumais. Ore garsas suvokiamas dviem būdais: oro virpesių perdavimu į ausų būgnelius (oro laidumas) ir vadinamuoju kaulų laidumu, kai garso virpesiai suvokiami ir perduodami klausos aparatui ausų kaulais. kaukolė.

Priklausomai nuo nardymo įrangos tipo, naras suvokia garsą vandenyje, kuriame vyrauja oro arba kaulų laidumas. Tūrinio šalmo, užpildyto oru, buvimas leidžia suvokti garsą per oro laidumą. Tačiau dėl garso atspindžio nuo šalmo paviršiaus neišvengiamas didelis garso energijos praradimas.

Nusileidus be įrangos arba įrangoje su sandariai prigludusiu šalmu, vyrauja kaulų laidumas.

Funkcija garso suvokimas po vandeniu taip pat prarandama galimybė nustatyti garso šaltinio kryptį. Taip yra dėl to, kad žmogaus organai klausa yra pritaikyti prie garso sklidimo ore greičio ir nustato garso šaltinio kryptį dėl garso signalo atvykimo laiko ir santykinio garso slėgio lygio, kurį suvokia kiekviena ausis, skirtumo. Prietaiso dėka ausies kaklelis ore esantis žmogus net viena ausimi sugeba nustatyti, kur yra garso šaltinis – priekyje ar už nugaros. Vandenyje viskas vyksta kitaip. Garso sklidimo greitis vandenyje yra 4,5 karto didesnis nei ore. Todėl kiekvienos ausies garso signalo priėmimo laiko skirtumas tampa toks mažas, kad nustatyti garso šaltinio kryptį tampa beveik neįmanoma.

Naudojant kietą šalmą kaip įrangos dalį, galimybė nustatyti garso šaltinio kryptį visiškai atmetama.

Biologinis dujų poveikis žmogaus organizmui

Klausimas apie biologinį dujų poveikį nebuvo iškeltas atsitiktinai ir dėl to, kad normaliomis sąlygomis ir vadinamosiomis hiperbarinėmis (t. y. aukštas kraujo spaudimas) labai skiriasi.

Yra žinoma, kad įprastas atmosferos oras, kuriuo kvėpuojame, yra netinkamas kvėpuoti pilotams dideliame aukštyje. Jis taip pat ribotai naudojamas narų kvėpavimui. Nusileidus į didesnį nei 60 m gylį, jį pakeičia specialūs dujų mišiniai.

Panagrinėkime pagrindines dujų savybes, kurios, kaip ir gryna forma, ir mišinyje su kitais, naudojami narų kvėpavimui.

Oro sudėtis yra įvairių dujų mišinys. Pagrindiniai oro komponentai yra: deguonis - 20,9%, azotas - 78,1%, anglies dioksidas - 0,03%. Be to, ore yra nedideli kiekiai argono, vandenilio, helio, neono ir vandens garų.

Dujos, sudarančios atmosferą, gali būti suskirstytos į tris grupes pagal jų poveikį žmogaus organizmui: deguonis – nuolat vartojamas „visiems gyvybės procesams palaikyti; azotas, helis, argonas ir kt. – nedalyvauja dujų mainuose; anglies dvideginio – metu padidėjusi koncentracija kenksmingas organizmui.

Deguonis(O2) – bespalvės, beskonės ir bekvapės dujos, kurių tankis 1,43 kg/m3. Jis yra nepaprastai svarbus žmonėms kaip visų organizme vykstančių oksidacinių procesų dalyvis. Kvėpavimo proceso metu deguonis plaučiuose susijungia su hemoglobinu kraujyje ir pasiskirsto visame kūne, kur jį nuolat suvartoja ląstelės ir audiniai. Nutrūkus audinių tiekimui ar net sumažėjus jo tiekimui, atsiranda deguonies badas, lydimas sąmonės netekimo ir sunkūs atvejai- gyvenimo veiklos nutraukimas. Ši būklė gali atsirasti, kai deguonies kiekis įkvėptame ore sumažėja normalus slėgis mažiau nei 18,5 proc. Kita vertus, padidėjus deguonies kiekiui įkvėptame mišinyje arba kvėpuojant slėgiu, viršijančiu leistiną ribą, deguonis toksiškos savybės- atsiranda apsinuodijimas deguonimi.

Azotas(N) – bespalvės, bekvapės ir beskonės dujos, kurių tankis 1,25 kg/m3, yra pagrindinė atmosferos oro dalis pagal tūrį ir masę. Normaliomis sąlygomis jis yra fiziologiškai neutralus ir nedalyvauja medžiagų apykaitoje. Tačiau slėgiui didėjant naro panirimo gyliui, azotas nustoja būti neutralus ir 60 metrų ar didesniame gylyje pasižymi ryškiomis narkotinėmis savybėmis.

Anglies dioksidas(CO2) yra bespalvės rūgštaus skonio dujos. Jis yra 1,5 karto sunkesnis už orą (tankis 1,98 kg/m3), todėl gali kauptis apatinėse uždarų ir blogai vėdinamų patalpų dalyse.

Anglies dioksidas susidaro audiniuose kaip galutinis produktas oksidaciniai procesai. Tam tikras šių dujų kiekis visada yra organizme ir dalyvauja reguliuojant kvėpavimą, o perteklius krauju nunešamas į plaučius ir pašalinamas su iškvepiamu oru. Žmogaus išskiriamo anglies dvideginio kiekis daugiausia priklauso nuo laipsnio fizinė veikla ir funkcinę organizmo būklę. Dažnai giliai kvėpuojant (hiperventiliacija), anglies dvideginio kiekis organizme mažėja, o tai gali sukelti kvėpavimo sustojimą (apnėja) ir net sąmonės netekimą. Kita vertus, jo kiekio padidėjimas kvėpavimo takų mišinyje viršija leistiną normą sukelia apsinuodijimą.

Iš kitų dujų, sudarančių orą, daugiausiai naudoja narai helis(Ne). Tai inertinės dujos, bekvapės ir beskonės. Mažo tankio (apie 0,18 kg/m3) ir žymiai mažesnį gebėjimą sukelti narkotinį poveikį, kai aukšto slėgio, jis plačiai naudojamas kaip azoto pakaitalas ruošiant dirbtinio kvėpavimo mišinius nusileidžiant į didelį gylį.

Tačiau helio naudojimas kvėpavimo takų mišiniuose sukelia kitus nepageidaujamus reiškinius. Didelis jo šilumos laidumas, taigi ir padidėjęs šilumos perdavimas iš kūno, reikalauja didesnės šiluminės apsaugos arba aktyvaus narų šildymo.

Oro slėgis. Yra žinoma, kad mus supanti atmosfera turi masę ir daro spaudimą žemės paviršiui bei visiems jame esantiems objektams. Atmosferos slėgis, išmatuotas jūros lygyje, vamzdeliuose, kurių skerspjūvis G cm2, subalansuojamas 760 mm aukščio gyvsidabrio stulpeliu arba 10,33 m vandens stulpeliu, pasveriant šį gyvsidabrį ar vandenį, jų masė bus lygi 1,033 kg. Tai reiškia, kad „normalus atmosferos slėgis yra 1,033 kgf/cm2, o tai SI sistemoje atitinka 103,3 kPa *.(* SI sistemoje slėgio vienetas yra paskalis (Pa). Jei reikia konvertuoti, šie santykiai yra naudojami: 1 kgf/cm1 = 105 Pa = 102 kPa = =* 0,1 MPa.).

Tačiau nardymo skaičiavimų praktikoje naudoti tokius tikslius matavimo vienetus yra nepatogu. Todėl slėgio matavimo vienetas laikomas slėgiu, skaitiniu lygiu 1 kgf/cm2, kuris vadinamas technine atmosfera (at). Viena techninė atmosfera atitinka 10 m vandens stulpelio slėgį.

Padidėjus oro slėgiui, jis lengvai suspaudžiamas, proporcingai slėgiui sumažinant jo tūrį. Suslėgto oro slėgis matuojamas manometrais, kurie rodo perteklinis slėgis , t. y. slėgis didesnis nei atmosferos. Perteklinio slėgio vienetas žymimas ati. Pertekliaus ir atmosferos slėgio suma vadinama absoliutus slėgis(ata).

Normaliomis žemiškomis sąlygomis oras tolygiai spaudžia žmogų iš visų pusių. Atsižvelgiant į tai, kad žmogaus kūno paviršius yra vidutiniškai 1,7-1,8 m2, jį veikianti oro slėgio jėga yra 17-18 tūkst. kgf (17-18 tf). Tačiau žmogus šio spaudimo nejaučia, nes jo kūnas 70% susideda iš praktiškai nesuspaudžiamų skysčių, o vidines ertmes- plaučiai, vidurinė ausis ir kt. - ją subalansuoja ten esančio ir su atmosfera bendraujančio oro priešslėgis.

Panardinus į vandenį, žmogų veikia virš jo esančio vandens stulpelio perteklinis slėgis, kuris kas 10 m padidėja 1 ati.Slėgio pokytis gali sukelti skausmingi pojūčiai ir kompresija, kurios išvengti narui turi būti tiekiamas kvėpuojantis oras, kurio slėgis lygus absoliučiam aplinkos slėgiui.

Kadangi narams tenka susidurti su suslėgto oro ar dujų mišiniais, tikslinga prisiminti pagrindinius dėsnius, kurių jie laikosi, ir pateikti keletą formulių, reikalingų praktiniams skaičiavimams.

Oras, kaip ir kitos tikros dujos ir dujų mišiniai, tam tikru apytiksliu būdu paklūsta fizikiniams dėsniams, kurie visiškai galioja idealioms dujoms.

NARIMO ĮRANGA

Nardymo įranga – tai prietaisų ir gaminių rinkinys, kurį naras dėvi tam, kad užtikrintų gyvybę ir darbą vandens aplinkoje tam tikrą laiką.

Nardymo įranga yra tinkama pagal paskirtį, jei ji gali suteikti:

žmogaus kvėpavimas dirbant po vandeniu;

izoliacija ir šiluminė apsauga nuo poveikio saltas vanduo;

pakankamas mobilumas ir stabili padėtis po vandeniu;

sauga nardant, kylant ant paviršiaus ir dirbant;

patikimas ryšys su paviršiumi.

Priklausomai nuo sprendžiamų užduočių, nardymo įranga skirstoma:

pagal naudojimo gylį - įrangai, skirta sekliam (vidutiniam) gyliui ir giliavandenei jūrai;

pagal kvėpavimo dujų mišinio tiekimo būdą - autonominis ir žarna;

pagal šiluminės apsaugos būdą - įrenginiams su pasyviąja šilumine apsauga, šildomiems elektra ir vandeniu;

pagal izoliacijos būdą - įrangai su vandeniui atspariais „sauso“ tipo ir pralaidžiais „šlapio“ tipo hidrokostiumais.

Išsamiausią nardymo įrangos funkcinių savybių supratimą suteikia jos klasifikacija pagal kvėpavimui būtinos kompozicijos palaikymo metodą. dujų mišinys. Štai įranga:

vėdinamas;

su atviru kvėpavimu;

su pusiau uždaru kvėpavimu;

su uždaru kvėpavimo modeliu.

Kur garsas sklinda greičiau: ore ar vandenyje??? ir gavo geriausią atsakymą

Atsakymas iš Ptishon[guru]
Garso greitis Garso greitis dujose (0° C; 101325 Pa), m/s Azotas 334 Amoniakas 415 Acetilenas 327 Vandenilis 1284 Oras 331.46 Helis 965 Deguonis 316 Metanas 430 Anglies monoksidas 922 garso – sklidimo greitis garso bangos aplinkoje.Dujose garso greitis mažesnis nei skysčiuose.Skysčiuose garso greitis mažesnis nei kietose.Ore normaliomis sąlygomis garso greitis 331,46 m/s (1193 km/ h).Vandenyje garso greitis 1485m/s.Kietuose kūnuose garso greitis 2000-6000m/s.

Atsakymas iš baltas triusis[guru]
Vandenyje. Ore garso greitis esant 25 °C temperatūrai yra apie 330 m/s vandenyje apie 1500 m/s Tiksli reikšmė priklauso nuo temperatūros, slėgio, druskingumo (vandeniui) ir drėgmės (orui)

Atsakymas iš BaNkS777[ekspertas]
vandenyje....

Atsakymas iš Ir aš[guru]
ar norite sukurti garso bombą? Branduoliniai fizikai siautėja F)))

Atsakymas iš Vladimiras T[guru]
vandenyje, kur tankis didesnis ir greitesnis (molekulės yra arčiau ir perdavimas greitesnis)

Atsakymas iš Polina Lykova[aktyvus]
Tikriausiai ore (tikrai nežinau). Kadangi vandenyje visi judesiai sulėtėja, garsas taip greitai nesklinda! Na, pažiūrėk! Plaukite rankomis po vandeniu. Tai bus daroma lėčiau nei ore Mano patirtis =) =8 =(=*8 =P

Atsakymas iš 3 atsakymai[guru]

Sveiki! Štai keletas temų su atsakymais į jūsų klausimą: Kur garsas sklinda greičiau: ore ar vandenyje???

Ši pamoka apima temą „Garso bangos“. Šioje pamokoje toliau mokysimės akustikos. Pirmiausia pakartokime garso bangų apibrėžimą, tada apsvarstykime jų dažnių diapazonus ir susipažinkime su ultragarso ir infragarso bangų samprata. Taip pat aptarsime garso bangų savybes įvairiose terpėse ir sužinosime, kokios yra jų savybės. .

Garso bangos - tai mechaniniai virpesiai, kuriuos, sklindant ir sąveikaujant su klausos organu, suvokia žmogus (1 pav.).

Ryžiai. 1. Garso banga

Fizikos šaka, nagrinėjanti šias bangas, vadinama akustika. Žmonių, populiariai vadinamų „klausytojais“, profesija yra akustikai. Garso banga – banga, sklindanti tamprioje terpėje, tai išilginė banga, o sklindant elastingoje terpėje pakaitomis keičiasi suspaudimas ir iškrovimas. Jis perduodamas laikui bėgant per atstumą (2 pav.).

Ryžiai. 2. Garso bangų sklidimas

Garso bangos apima virpesius, kurių dažnis yra nuo 20 iki 20 000 Hz. Šiems dažniams atitinkami bangos ilgiai yra 17 m (20 Hz) ir 17 mm (20 000 Hz). Šis diapazonas bus vadinamas garsiniu garsu. Šie bangos ilgiai nurodyti orui, kurio garso greitis lygus .

Taip pat yra diapazonų, su kuriais susiduria akustikai – infragarsiniai ir ultragarsiniai. Infragarsiniai yra tie, kurių dažnis mažesnis nei 20 Hz. O ultragarsiniai yra tie, kurių dažnis didesnis nei 20 000 Hz (3 pav.).

Ryžiai. 3. Garso bangų diapazonai

kas išsilavinęs žmogus turi naršyti garso bangų dažnių diapazone ir žinoti, kad jei jis eis į ultragarsą, vaizdas kompiuterio ekrane bus sukonstruotas didesniu nei 20 000 Hz dažniu.

Ultragarsas - Tai mechaninės bangos, panašios į garso bangas, tačiau dažnis nuo 20 kHz iki milijardo hercų.

Vadinamos bangos, kurių dažnis didesnis nei milijardas hercų hipergarsas.

Lietinių dalių defektams aptikti naudojamas ultragarsas. Trumpų ultragarsinių signalų srautas nukreipiamas į tiriamą dalį. Tose vietose, kur nėra defektų, signalai praeina per detalę, jų neregistruoja imtuvas.

Jeigu detalėje yra įtrūkimas, oro ertmė ar kitoks nehomogeniškumas, tai ultragarso signalas nuo jos atsispindi ir grįžęs patenka į imtuvą. Šis metodas vadinamas ultragarso defektų aptikimas.

Kiti ultragarso taikymo pavyzdžiai yra mašinos ultragarsinis tyrimas, ultragarso aparatai, ultragarso terapija.

Infragarsas – mechaninės bangos, panašios į garso bangas, bet kurių dažnis mažesnis nei 20 Hz. Žmogaus ausis jų nesuvokia.

Natūralūs infragarso bangų šaltiniai yra audros, cunamiai, žemės drebėjimai, uraganai, ugnikalnių išsiveržimai ir perkūnija.

Infragarsas taip pat yra svarbi banga, kuri naudojama paviršiui vibruoti (pavyzdžiui, kai kuriems dideliems objektams sunaikinti). Paleidžiame infragarsą į dirvą – ir dirva suyra. Kur tai naudojama? Pavyzdžiui, deimantų kasyklose, kur jie paima rūdą, kurioje yra deimantų komponentų, ir susmulkina ją į mažas daleles, kad surastų šiuos deimantų inkliuzus (4 pav.).

Ryžiai. 4. Infragarso taikymas

Garso greitis priklauso nuo aplinkos sąlygų ir temperatūros (5 pav.).

Ryžiai. 5. Garso bangų sklidimo greitis įvairiose terpėse

Atkreipkite dėmesį: ore garso greitis lygus , o esant , greitis padidėja . Jei esate tyrėjas, šios žinios jums gali būti naudingos. Jūs netgi galite sugalvoti kokį nors temperatūros jutiklį, kuris fiksuos temperatūros skirtumus, keisdamas garso greitį terpėje. Jau žinome, kad kuo tankesnė terpė, tuo rimtesnė sąveika tarp terpės dalelių, tuo greičiau sklinda banga. Paskutinėje pastraipoje mes tai aptarėme naudodami sauso oro ir drėgno oro pavyzdį. Vandeniui garso sklidimo greitis yra . Jei sukursite garso bangą (beldimą į kamertoną), tada jos sklidimo greitis vandenyje bus 4 kartus didesnis nei ore. Vandeniu informacija pasieks 4 kartus greičiau nei oru. O pliene dar greičiau: (6 pav.).

Ryžiai. 6. Garso bangos sklidimo greitis

Jūs žinote iš epų, kuriuos naudojo Ilja Murometas (ir visi herojai ir paprasti rusai bei berniukai iš Gaidaro RVS), jie labai daug naudojo įdomiu būdu aptikti artėjantį, bet dar toli esantį objektą. Garsas, kurį jis skleidžia judant, dar nėra girdimas. Ilja Murometsas, priglaudęs ausį į žemę, ją girdi. Kodėl? Kadangi garsas kietu paviršiumi perduodamas didesniu greičiu, tai reiškia, kad jis greičiau pasieks Iljos Muromeco ausį ir jis galės pasiruošti susitikti su priešu.

Įdomiausios garso bangos yra muzikos garsai ir triukšmai. Kokie objektai gali sukurti garso bangas? Jei imsime bangų šaltinį ir elastingą terpę, jei garso šaltinį darysime vibruoti, tai turėsime nuostabią garso bangą, kuri vadinsis muzikiniu garsu. Šie garso bangų šaltiniai gali būti, pavyzdžiui, gitaros ar fortepijono stygos. Tai gali būti garso banga, sukuriama vamzdžio (vargonų ar vamzdžio) oro tarpelyje. Iš muzikos pamokų žinai natas: do, re, mi, fa, sol, la, si. Akustikoje jie vadinami tonais (7 pav.).

Ryžiai. 7. Muzikiniai tonai

Visi objektai, galintys sukurti tonus, turės savybių. Kuo jie skiriasi? Jie skiriasi bangos ilgiu ir dažniu. Jei šios garso bangos nėra sukurtos harmoningai skambančių kūnų arba nėra sujungtos į kokį nors bendrą orkestrinį kūrinį, tai toks garsų kiekis bus vadinamas triukšmu.

Triukšmas– įvairios fizinės prigimties atsitiktiniai svyravimai, pasižymintys jų laikinosios ir spektrinės struktūros sudėtingumu. Triukšmo samprata yra ir buitinė, ir fizinė, jos labai panašios, todėl pristatome ją kaip atskirą svarbų svarstymo objektą.

Pereikime prie kiekybinių garso bangų įvertinimų. Kokios yra muzikos garso bangų savybės? Šios charakteristikos taikomos tik harmoninėms garso vibracijoms. Taigi, garso garsumas. Kaip nustatomas garso stiprumas? Panagrinėkime garso bangos sklidimą laike arba garso bangos šaltinio virpesius (8 pav.).

Ryžiai. 8. Garso garsumas

Tuo pačiu metu, jei nepridėjome daug garso į sistemą (pavyzdžiui, tyliai paspaudžiame pianino klavišą), tada garsas bus tylus. Jei garsiai iškeliame ranką aukštai, šį garsą sukeliame mušdami klavišą, gauname stiprų garsą. Nuo ko tai priklauso? Tylus garsas turi mažesnę vibracijos amplitudę nei stiprus garsas.

Kita svarbi muzikinio garso ir bet kurio kito garso savybė yra aukščio. Nuo ko priklauso garso aukštis? Aukštis priklauso nuo dažnio. Galime priversti šaltinį svyruoti dažnai arba galime priversti jį svyruoti ne itin greitai (ty atlikti mažiau svyravimų per laiko vienetą). Panagrinėkime tos pačios amplitudės aukšto ir žemo garso laiko slinkimą (9 pav.).

Ryžiai. 9. Pikis

Galima padaryti įdomią išvadą. Jei žmogus dainuoja boso balsu, jis turi garso šaltinį (tai yra balso stygos) svyruoja kelis kartus lėčiau nei sopranu dainuojančio žmogaus. Antruoju atveju balso stygos vibruoja dažniau, todėl bangos sklidimo metu dažniau susidaro suspaudimo ir iškrovos kišenės.

Yra dar vienas įdomi savybė garso bangos, kurių fizikai netiria. Tai tembras. Jūs žinote ir nesunkiai atskiriate tą patį muzikos kūrinį, atliekamą balalaika ar violončele. Kuo skiriasi šie garsai ar šis spektaklis? Eksperimento pradžioje paprašėme garsus skleidžiančių žmonių padaryti juos maždaug vienodos amplitudės, kad garso stiprumas būtų vienodas. Tai kaip orkestro atveju: jei nereikia išryškinti jokio instrumento, visi groja maždaug vienodai, vienoda stiprumo. Taigi balalaikos ir violončelės tembras skiriasi. Jei naudodamiesi diagramomis nubrėžtume vieno instrumento sukuriamą garsą iš kito, jos būtų vienodos. Bet jūs galite lengvai atskirti šiuos instrumentus pagal jų skambesį.

Dar vienas tembro svarbos pavyzdys. Įsivaizduokite du dainininkus, kurie baigia tą patį muzikos universitetą pas tuos pačius dėstytojus. Jie mokėsi vienodai gerai, su tiesiais A. Kažkodėl vienas tampa puikiu atlikėju, o kitas visą gyvenimą nepatenkintas savo karjera. Tiesą sakant, tai lemia tik jų instrumentas, sukeliantis vokalo virpesius aplinkoje, t.y. jų balsai skiriasi tembru.

Bibliografija

1. Sokolovičius Yu.A., Bogdanova G.S. Fizika: žinynas su problemų sprendimo pavyzdžiais. - 2-ojo leidimo perskirstymas. - X.: Vesta: leidykla "Ranok", 2005. - 464 p.
2. Peryshkin A.V., Gutnik E.M., Fizika. 9 klasė: bendrojo lavinimo vadovėlis. institucijos/A.V. Peryshkin, E.M. Gutnikas. - 14 leid., stereotipas. - M.: Bustard, 2009. - 300 p.

1. Interneto portalas "eduspb.com" ()
2. Interneto portalas „msk.edu.ua“ ()
3. Interneto portalas „class-fizika.narod.ru“ ()

Namų darbai

1. Kaip garsas keliauja? Kas galėtų būti garso šaltinis?
2. Ar garsas gali sklisti per erdvę?
3. Ar kiekviena banga, pasiekianti žmogaus klausos organą, yra jo suvokiama?

Garsus suvokiame per atstumą nuo jų šaltinių. Dažniausiai garsas mus pasiekia per orą. Oras yra elastinga terpė, perduodanti garsą.

Jei garso perdavimo terpė pašalinama tarp šaltinio ir imtuvo, garsas nesklis, todėl imtuvas jo nesuvoks. Parodykime tai eksperimentiškai.

Po oro siurblio skambučiu pastatykime žadintuvą (80 pav.). Kol varpe yra oro, varpo garsas girdimas aiškiai. Išsiurbiant orą iš po varpelio, garsas palaipsniui silpnėja ir galiausiai tampa nebegirdimas. Be perdavimo terpės skambučio plokštės vibracijos negali sklisti, o garsas nepasiekia mūsų ausies. Leiskime orui po varpu ir vėl išgirskime skambėjimą.

Ryžiai. 80. Eksperimentas, įrodantis, kad garsas nesklinda erdvėje, kur nėra materialios terpės

Elastinės medžiagos gerai praleidžia garsus, pavyzdžiui, metalai, mediena, skysčiai ir dujos.

Padėkite kišeninį laikrodį ant vieno medinės lentos galo, o perkelkime į kitą galą. Pridėję ausį prie lentos, galite išgirsti tiksintį laikrodį.

Prie metalinio šaukšto pririškite virvelę. Pridėkite stygos galą prie ausies. Paspaudę šaukštą išgirsite stiprų garsą. Dar stipresnį garsą išgirsime, jei stygą pakeisime viela.

Minkšti ir porėti kūnai yra prasti garso laidininkai. Siekiant apsaugoti bet kurią patalpą nuo pašalinių garsų prasiskverbimo, sienos, grindys ir lubos yra išklotos garsą sugeriančių medžiagų sluoksniais. Kaip tarpsluoksniai naudojamas veltinis, presuota kamštiena, akytieji akmenys, įvairios sintetinės medžiagos (pavyzdžiui, putų polistirenas), pagamintos iš putplasčio polimerų. Garsas tokiuose sluoksniuose greitai išnyksta.

Skysčiai gerai praleidžia garsą. Pavyzdžiui, žuvys gerai girdi žingsnius ir balsus krante; tai žino patyrę žvejai.

Taigi, garsas sklinda bet kokioje elastingoje terpėje – kietoje, skystoje ir dujinėje, tačiau negali sklisti erdvėje, kurioje nėra medžiagos.

Šaltinio svyravimai jo aplinkoje sukuria tamprią bangą garso dažnis. Banga, pasiekusi ausį, veikia ausies būgnelį, todėl ji vibruoja dažniu, atitinkančiu garso šaltinio dažnį. Drebulys ausies būgnelis perduodama per kaulų sistemą į galūnes klausos nervas, dirgina juos ir taip sukelia garso pojūtį.

Prisiminkime, kad dujose ir skysčiuose gali egzistuoti tik išilginės tamprios bangos. Pavyzdžiui, ore esantis garsas perduodamas išilginėmis bangomis, t. y. kintančiomis kondensacijomis ir iš garso šaltinio sklindančio oro retėjimu.

Garso banga, kaip ir bet kurios kitos mechaninės bangos, erdvėje sklinda ne akimirksniu, o tam tikru greičiu. Tai galite patikrinti, pavyzdžiui, stebėdami šūvius iš toli. Iš pradžių matome ugnį ir dūmus, o po kurio laiko išgirstame šūvio garsą. Dūmai atsiranda tuo pačiu metu, kai atsiranda pirmoji garso vibracija. Išmatavę laiko intervalą t nuo garso atsiradimo momento (kai pasirodo dūmai) iki momento, kai jis pasiekia ausį, galime nustatyti garso sklidimo greitį:

Matavimai rodo, kad garso greitis ore esant 0 °C ir normalus Atmosferos slėgis lygus 332 m/s.

Kuo aukštesnė temperatūra, tuo didesnis garso greitis dujose. Pavyzdžiui, 20 °C temperatūroje garso greitis ore yra 343 m/s, 60 °C - 366 m/s, 100 °C - 387 m/s. Tai paaiškinama tuo, kad kylant temperatūrai didėja dujų elastingumas, o kuo didesnės tamprumo jėgos atsiranda terpėje jos deformacijos metu, tuo didesnis dalelių judrumas ir greičiau perduodamos vibracijos iš vieno taško į kitą.

Garso greitis priklauso ir nuo terpės, kurioje sklinda garsas, savybių. Pavyzdžiui, esant 0 °C, garso greitis vandenilyje yra 1284 m/s, o esant anglies dioksidas- 259 m/s, nes vandenilio molekulės yra mažiau masyvios ir mažiau inertiškos.

Šiais laikais garso greitį galima išmatuoti bet kurioje aplinkoje.

Skysčių ir kietųjų medžiagų molekulės yra arčiau viena kitos ir sąveikauja stipriau nei dujų molekulės. Todėl garso greitis skystose ir kietose terpėse yra didesnis nei dujinėse.

Kadangi garsas yra banga, garso greičiui nustatyti, be formulės V = s/t, galite naudoti jums žinomas formules: V = λ/T ir V = vλ. Sprendžiant uždavinius, garso greičiu ore paprastai laikoma 340 m/s.

Klausimai

1. Koks 80 paveiksle pavaizduoto eksperimento tikslas? Apibūdinkite, kaip šis eksperimentas atliekamas ir kokios iš to išplaukia išvados.
2. Ar garsas gali sklisti dujose, skysčiuose ir kietose medžiagose? Pagrįskite savo atsakymus pavyzdžiais.
3. Kurie kūnai geriau praleidžia garsą – elastingi ar porėti? Pateikite elastingų ir poringų kūnų pavyzdžių.
4. Kokia banga – išilgine ar skersine – garsas sklinda ore? vandenyje?
5. Pateikite pavyzdį, rodantį, kad garso banga sklinda ne akimirksniu, o tam tikru greičiu.

30 pratimas

1. Ar Žemėje gali būti girdimas didžiulio sprogimo Mėnulyje garsas? Pagrįskite savo atsakymą.
2. Jei prie abiejų siūlų galų pririšate po vieną muilinės indelio pusę, tokiu telefonu galėsite kalbėti net šnabždėdami būdami skirtinguose kambariuose. Paaiškinkite reiškinį.
3. Nustatykite garso greitį vandenyje, jei šaltinis, svyruojantis 0,002 s periodu, sužadina 2,9 m ilgio bangas vandenyje.
4. Nustatykite 725 Hz dažnio garso bangos ilgį ore, vandenyje ir stikle.
5. Vienas ilgo metalinio vamzdžio galas buvo kartą smogtas plaktuku. Ar smūgio garsas per metalą pasklis į antrą vamzdžio galą; per orą vamzdžio viduje? Kiek smūgių išgirs kitame vamzdžio gale stovintis žmogus?
6. Stebėtojas stovi šalia tiesios linijos geležinkelis, pamatė garą virš tolumoje važiuojančio garvežio švilpuko. Praėjus 2 sekundėms po to, kai pasirodė garas, jis išgirdo švilpuko garsą, o po 34 sekundžių lokomotyvas pralėkė pro stebėtoją. Nustatykite lokomotyvo greitį.

Pagrindiniai garso sklidimo dėsniai apima jo atspindžio ir lūžio prie įvairių terpių ribų dėsnius, taip pat garso difrakciją ir sklaidą esant kliūtims ir nehomogeniškumui terpėje ir sąsajose tarp terpių.

Garso sklidimo diapazoną įtakoja garso sugerties faktorius, tai yra negrįžtamas garso bangos energijos perėjimas į kitų rūšių energiją, ypač šilumą. Svarbus veiksnys taip pat yra spinduliavimo kryptis ir garso sklidimo greitis, kuris priklauso nuo terpės ir specifinės jos būsenos.

Iš garso šaltinio akustinės bangos sklinda visomis kryptimis. Jei garso banga praeina per palyginti nedidelę skylę, tada ji sklinda į visas puses, o ne sklinda nukreiptu spinduliu. Pavyzdžiui, gatvės garsai, prasiskverbiantys pro atvirą langą į patalpą, girdimi visose vietose, o ne tik priešais langą.

Garso bangų sklidimo šalia kliūties pobūdis priklauso nuo kliūties dydžio ir bangos ilgio ryšio. Jei kliūties dydis yra mažas, palyginti su bangos ilgiu, tai banga teka aplink šią kliūtį, sklinda į visas puses.

Garso bangos, prasiskverbiančios iš vienos terpės į kitą, nukrypsta nuo pradinės krypties, tai yra, jos lūžta. Lūžio kampas gali būti didesnis arba mažesnis už kritimo kampą. Tai priklauso nuo to, į kurią terpę garsas prasiskverbia. Jei garso greitis antroje terpėje yra didesnis, tada lūžio kampas bus didesnis už kritimo kampą ir atvirkščiai.

Sutikus kliūtį kelyje, garso bangos nuo jos atsispindi pagal griežtai apibrėžtą taisyklę – atspindžio kampą lygus kampui krintantis – su tuo susijusi aido samprata. Jei garsas atsispindi nuo kelių paviršių skirtingais atstumais, atsiranda keli aidai.

Garsas sklinda besiskiriančios sferinės bangos forma, kuri užpildo vis didesnį tūrį. Didėjant atstumui, terpės dalelių virpesiai susilpnėja ir garsas išsisklaido. Yra žinoma, kad norint padidinti perdavimo diapazoną, garsas turi būti sutelktas tam tikra kryptimi. Kai norime, pavyzdžiui, būti išgirsti, dedame delnus prie burnos arba naudojame megafoną.

Difrakcija, tai yra garso spindulių lenkimas, turi didelę įtaką garso sklidimo diapazonui. Kuo terpė heterogeniškesnė, tuo labiau išlinksta garso pluoštas ir atitinkamai trumpesnis garso sklidimo diapazonas.

Garso sklidimas

Garso bangos gali sklisti oru, dujomis, skysčiais ir kietosios medžiagos. Bangos nekyla beorėje erdvėje. Tai lengva patikrinti iš paprastos patirties. Jei po sandariu dangteliu, iš kurio buvo pašalintas oras, padėtas elektrinis varpelis, negirdėsime jokio garso. Bet kai tik dangtelis prisipildo oro, pasigirsta garsas.

Virpesių judesių sklidimo iš dalelės į dalelę greitis priklauso nuo terpės. Senovėje kariai prikišdavo ausis į žemę ir taip aptikdavo priešo kavaleriją daug anksčiau, nei tai pasirodė akyse. O žymus mokslininkas Leonardo da Vinci XV amžiuje rašė: „Jei, būdamas jūroje, vamzdžio angą įleisi į vandenį, o kitą jos galą prikiši prie ausies, labai išgirsi laivų triukšmą. toli nuo tavęs“.

Pirmą kartą garso greitį ore XVII amžiuje išmatavo Milano mokslų akademija. Ant vienos kalvelės buvo įrengtas pabūklas, o kitoje – apžvalgos postas. Laikas buvo fiksuojamas tiek šūvio momentu (blykste), tiek garso gavimo momentu. Pagal atstumą tarp stebėjimo taško ir ginklo bei signalo atsiradimo laiką, garso sklidimo greitį apskaičiuoti nebebuvo sunku. Paaiškėjo, kad jis lygus 330 metrų per sekundę.

Garso greitis vandenyje pirmą kartą buvo išmatuotas 1827 metais Ženevos ežere. Abu laivai buvo išdėstyti 13 847 metrų atstumu vienas nuo kito. Ant pirmojo po dugnu buvo pakabintas varpelis, o antrajame į vandenį nuleistas paprastas hidrofonas (ragas). Pirmojoje valtyje tuo pačiu metu, kai buvo trenktas varpas, buvo padegtas parakas, antroje blyksnio momentu stebėtojas paleido chronometrą ir ėmė laukti, kol ateis garso signalas iš varpo. Paaiškėjo, kad garsas vandenyje sklinda daugiau nei 4 kartus greičiau nei ore, t.y. 1450 metrų per sekundę greičiu.

Garso greitis

Kuo didesnis terpės elastingumas, tuo didesnis greitis: gumoje 50, ore 330, vandenyje 1450, o pliene - 5000 metrų per sekundę. Jei mes, būdami Maskvoje, galėtume taip garsiai šaukti, kad garsas pasiektų Sankt Peterburgą, tai ten mus išgirstume tik po pusvalandžio, o jei garsas plienu sklistų per tą patį atstumą, tai būtų priimtas. per dvi minutes.

Garso sklidimo greičiui įtakos turi tos pačios terpės būsena. Kai sakome, kad garsas vandenyje sklinda 1450 metrų per sekundę greičiu, tai nereiškia, kad bet kokiame vandenyje ir bet kokiomis sąlygomis. Didėjant vandens temperatūrai ir druskingumui, taip pat didėjant gyliui, todėl hidrostatinis slėgis garso greitis didėja. Arba imkime plieną. Čia irgi garso greitis priklauso ir nuo temperatūros, ir nuo kokybinės plieno sudėties: kuo jame daugiau anglies, tuo jis kietesnis, tuo greičiau jame sklinda garsas.

Sutikus kliūtį savo kelyje, garso bangos nuo jos atsispindi griežtai tam tikra taisyklė: atspindžio kampas lygus kritimo kampui. Garso bangos, sklindančios iš oro, beveik visiškai atsispindės aukštyn nuo vandens paviršiaus, o garso bangos, sklindančios iš vandenyje esančio šaltinio, atsispindės nuo vandens žemyn.

Garso bangos, skverbdamosi iš vienos terpės į kitą, nukrypsta nuo pradinės padėties, t.y. lūžo. Lūžio kampas gali būti didesnis arba mažesnis už kritimo kampą. Tai priklauso nuo to, į kokią terpę prasiskverbia garsas. Jei garso greitis antroje terpėje yra didesnis nei pirmojoje, tada lūžio kampas bus didesnis už kritimo kampą ir atvirkščiai.

Ore garso bangos sklinda besiskiriančios sferinės bangos pavidalu, kuri užpildo vis didesnį tūrį, nes garso šaltinių sukeliami dalelių virpesiai perduodami oro masei. Tačiau didėjant atstumui, dalelių vibracijos silpnėja. Yra žinoma, kad norint padidinti perdavimo diapazoną, garsas turi būti sutelktas tam tikra kryptimi. Kai norime būti geriau išgirsti, dedame delnus prie burnos arba naudojame megafoną. Tokiu atveju garsas bus silpnesnis, o garso bangos keliaus toliau.

Didėjant sienelės storiui, garso lokacija žemuose vidutiniuose dažniuose didėja, tačiau „klastingas“ sutapimo rezonansas, sukeliantis garso lokacijos smaugimą, ima reikštis esant žemesniems dažniams ir apima platesnę sritį.