Skaņa ūdenī tiek absorbēta simtiem reižu mazāk nekā gaisā. Tomēr dzirdamība ūdens vidē ir daudz sliktāka nekā atmosfērā. Tas izskaidrojams ar cilvēka skaņas uztveres īpatnībām. Gaisā skaņa tiek uztverta divos veidos: gaisa vibrāciju pārnešana uz ausu bungādiņām (gaisa vadīšana) un tā sauktā kaulu vadīšana, kad skaņas vibrācijas uztver un pārraida uz dzirdes aparātu ar ausu kauliem. galvaskauss.

Atkarībā no niršanas aprīkojuma veida ūdenslīdējs uztver skaņu ūdenī, kurā pārsvarā ir gaisa vai kaulu vadītspēja. Ar gaisu piepildītas tilpuma ķiveres klātbūtne ļauj uztvert skaņu caur gaisa vadīšanu. Tomēr ievērojams skaņas enerģijas zudums ir neizbēgams skaņas atstarošanas rezultātā no ķiveres virsmas.

Nolaižoties bez ekipējuma vai ekipējumā ar cieši pieguļošu ķiveri, dominē kaulu vadītspēja.

Funkcija skaņas uztvere zem ūdens arī zūd spēja noteikt skaņas avota virzienu. Tas ir saistīts ar faktu, ka cilvēka orgāni dzirde ir pielāgota skaņas izplatīšanās ātrumam gaisā un nosaka skaņas avota virzienu, jo atšķiras skaņas signāla ierašanās laiks un relatīvais skaņas spiediena līmenis, ko uztver katra auss. Pateicoties ierīcei auss kauls cilvēks gaisā spēj noteikt, kur atrodas skaņas avots – priekšā vai aizmugurē, pat ar vienu ausi. Ūdenī viss notiek savādāk. Skaņas izplatīšanās ātrums ūdenī ir 4,5 reizes lielāks nekā gaisā. Tāpēc skaņas signāla uztveršanas laika atšķirība katrā ausī kļūst tik maza, ka kļūst gandrīz neiespējami noteikt skaņas avota virzienu.

Izmantojot cieto ķiveri kā aprīkojuma daļu, iespēja noteikt skaņas avota virzienu ir pilnībā izslēgta.

Gāzu bioloģiskā ietekme uz cilvēka ķermeni

Jautājums par gāzu bioloģisko iedarbību netika izvirzīts nejauši un ir saistīts ar to, ka gāzu apmaiņas procesi cilvēka elpošanas laikā normālos apstākļos un tā sauktajos hiperbariskos apstākļos (t.i. augsts asinsspiediens) ievērojami atšķiras.

Ir zināms, ka parastais atmosfēras gaiss, ko mēs elpojam, nav piemērots pilotu elpošanai augstkalnu lidojumos. Tas arī atrod ierobežotu pielietojumu ūdenslīdēju elpošanā. Nolaižoties dziļumā, kas pārsniedz 60 m, to aizstāj ar īpašiem gāzu maisījumiem.

Apskatīsim gāzu pamatīpašības, kuras, tāpat kā tīrā formā, un maisījumā ar citiem tiek izmantoti ūdenslīdēju elpošanai.

Gaisa sastāvs ir dažādu gāzu maisījums. Galvenās gaisa sastāvdaļas ir: skābeklis - 20,9%, slāpeklis - 78,1%, oglekļa dioksīds - 0,03%. Turklāt gaiss satur nelielu daudzumu argona, ūdeņraža, hēlija, neona un ūdens tvaiku.

Gāzes, kas veido atmosfēru, var iedalīt trīs grupās pēc to ietekmes uz cilvēka organismu: skābeklis - pastāvīgi tiek patērēts, lai "uzturētu visus dzīvības procesus; slāpeklis, hēlijs, argons u.c. - nepiedalās gāzu apmaiņā; oglekļa dioksīds - laikā paaugstināta koncentrācija kaitīgs organismam.

Skābeklis(O2) ir bezkrāsaina, garšas un smaržas gāze, kuras blīvums ir 1,43 kg/m3. Tas ir ārkārtīgi svarīgi cilvēkiem kā visu oksidatīvo procesu dalībniekam organismā. Elpošanas procesā skābeklis plaušās savienojas ar hemoglobīnu asinīs un tiek izplatīts visā ķermenī, kur to nepārtraukti patērē šūnas un audi. Pārtraukums vai pat tā piegādes samazināšanās audos izraisa skābekļa badu, ko pavada samaņas zudums un smagi gadījumi- dzīves aktivitātes pārtraukšana. Šis stāvoklis var rasties, ja skābekļa saturs ieelpotajā gaisā samazinās laikā normāls spiediens zem 18,5%. Savukārt, ja skābekļa saturs ieelpotajā maisījumā palielinās vai elpojot zem spiediena, kas pārsniedz pieļaujamo robežu, skābeklis uzrāda toksiskas īpašības- notiek saindēšanās ar skābekli.

Slāpeklis(N) - bezkrāsaina, bez smaržas un garšas gāze ar blīvumu 1,25 kg/m3, ir galvenā atmosfēras gaisa daļa pēc tilpuma un masas. Normālos apstākļos tas ir fizioloģiski neitrāls un nepiedalās vielmaiņā. Tomēr, palielinoties spiedienam, palielinoties nirēja iegremdēšanas dziļumam, slāpeklis pārstāj būt neitrāls un 60 metru vai vairāk dziļumā uzrāda izteiktas narkotiskās īpašības.

Oglekļa dioksīds(CO2) ir bezkrāsaina gāze ar skābu garšu. Tas ir 1,5 reizes smagāks par gaisu (blīvums 1,98 kg/m3), tāpēc var uzkrāties slēgtu un slikti vēdināmu telpu apakšējās daļās.

Oglekļa dioksīds veidojas audos kā gala produkts oksidatīvie procesi. Zināms daudzums šīs gāzes vienmēr atrodas organismā un ir iesaistīts elpošanas regulēšanā, un pārpalikums ar asinīm tiek nogādāts plaušās un izvadīts ar izelpoto gaisu. Cilvēka izdalītā oglekļa dioksīda daudzums galvenokārt ir atkarīgs no pakāpes fiziskā aktivitāte un ķermeņa funkcionālais stāvoklis. Ar biežu, dziļu elpošanu (hiperventilāciju) oglekļa dioksīda saturs organismā samazinās, kas var izraisīt elpošanas apstāšanos (apnoja) un pat samaņas zudumu. No otras puses, tā satura palielināšanās elpceļu maisījumā virs pieļaujamā līmeņa izraisa saindēšanos.

No citām gāzēm, kas veido gaisu, ūdenslīdēju visvairāk izmanto tā hēlijs(Nē). Tā ir inerta gāze, bez smaržas un garšas. Ar zemu blīvumu (apmēram 0,18 kg/m3) un ievērojami zemāku spēju izraisīt narkotisku iedarbību, kad augsts spiediens, to plaši izmanto kā slāpekļa aizstājēju mākslīgo elpošanas maisījumu pagatavošanai, nolaižoties lielā dziļumā.

Tomēr hēlija izmantošana elpceļu maisījumos izraisa citas nevēlamas parādības. Tā augstajai siltumvadītspējai un līdz ar to palielinātai siltuma pārnesei no ķermeņa ir nepieciešama pastiprināta termiskā aizsardzība vai ūdenslīdēju aktīva karsēšana.

Gaisa spiediens. Ir zināms, ka mūs ieskauj atmosfērai ir masa un tā izdara spiedienu uz zemes virsmu un visiem objektiem, kas atrodas uz tās. Jūras līmenī mērītais atmosfēras spiediens tiek līdzsvarots caurulēs ar šķērsgriezumu G cm2 ar dzīvsudraba kolonnu 760 mm augstumā vai ūdens 10,33 m augstumā.Ja šo dzīvsudrabu vai ūdeni nosver, to masa būs vienāda ar 1,033 kg. Tas nozīmē, ka “normāls atmosfēras spiediens ir 1,033 kgf/cm2, kas SI sistēmā ir līdzvērtīgs 103,3 kPa *.(* SI sistēmā spiediena mērvienība ir paskals (Pa). Ja nepieciešama pārrēķins, tad šādas attiecības tiek izmantoti: 1 kgf/cm1 = 105 Pa = 102 kPa = =* 0,1 MPa.).

Tomēr niršanas aprēķinu praksē ir neērti izmantot šādas precīzas mērvienības. Tāpēc par spiediena mērīšanas vienību tiek uzskatīts spiediens, kas skaitliski vienāds ar 1 kgf/cm2, ko sauc par tehnisko atmosfēru (at). Viena tehniskā atmosfēra atbilst 10 m ūdens staba spiedienam.

Palielinoties gaisa spiedienam, to viegli saspiež, samazinot tā tilpumu proporcionāli spiedienam. Saspiestā gaisa spiedienu mēra ar manometriem, kas norāda pārspiediens , t.i., spiediens virs atmosfēras. Pārspiediena mērvienība ir apzīmēta ar ati. Pārpalikuma un atmosfēras spiediena summu sauc absolūtais spiediens(ata).

Normālos zemes apstākļos gaiss vienmērīgi spiež cilvēku no visām pusēm. Ņemot vērā, ka cilvēka ķermeņa virsma ir vidēji 1,7-1,8 m2, uz to iedarbojas gaisa spiediena spēks 17-18 tūkstoši kgf (17-18 tf). Taču cilvēks šo spiedienu nejūt, jo viņa ķermenis par 70% sastāv no praktiski nesaspiežamiem šķidrumiem, un iekšējie dobumi- plaušas, vidusauss utt. - to līdzsvaro tur esošā un ar atmosfēru sazinošā gaisa pretspiediens.

Iegremdējot ūdeni, cilvēks tiek pakļauts pārmērīgam spiedienam no ūdens staba virs viņa, kas palielinās par 1 ati ik pēc 10 m Spiediena izmaiņas var izraisīt sāpīgas sajūtas un kompresija, kuras novēršanai ūdenslīdējs ir jānodrošina ar elpošanas gaisu, kura spiediens ir vienāds ar apkārtējās vides absolūto spiedienu.

Tā kā ūdenslīdējiem nākas saskarties ar saspiesta gaisa vai gāzu maisījumiem, ir lietderīgi atgādināt pamatlikumus, kuriem viņi ievēro, un sniegt dažas formulas, kas nepieciešamas praktiskiem aprēķiniem.

Gaiss, tāpat kā citas reālas gāzes un gāzu maisījumi, zināmā mērā pakļaujas fizikāliem likumiem, kas ir absolūti spēkā ideālām gāzēm.

NIRŠANAS APRĪKOJUMS

Niršanas aprīkojums ir ierīču un produktu komplekts, ko nirējs nēsā, lai nodrošinātu dzīvību un darbu ūdens vidē noteiktā laika periodā.

Niršanas aprīkojums ir piemērots mērķim, ja tas var nodrošināt:

cilvēka elpošana, veicot darbu zem ūdens;

izolācija un termiskā aizsardzība pret iedarbību auksts ūdens;

pietiekama mobilitāte un stabila pozīcija zem ūdens;

drošība niršanas, uzkāpšanas un darba laikā;

uzticams savienojums ar virsmu.

Atkarībā no risināmajiem uzdevumiem niršanas aprīkojums tiek sadalīts:

pēc lietošanas dziļuma - iekārtām seklam (vidējam) dziļumam un dziļjūrai;

saskaņā ar elpošanas gāzu maisījuma nodrošināšanas metodi - autonoma un šļūtene;

pēc termiskās aizsardzības metodes - iekārtām ar pasīvo termisko aizsardzību, elektriski un ar ūdeni apsildāmām;

pēc siltināšanas metodes - iekārtām ar ūdens gāzi necaurlaidīgiem “sausā” tipa un caurlaidīgajiem “slapja” tipa hidrotērpiem.

Vispilnīgāko izpratni par niršanas aprīkojuma funkcionālajām iezīmēm sniedz tā klasifikācija pēc elpošanai nepieciešamā sastāva uzturēšanas metodes gāzes maisījums. Šeit ir aprīkojums:

ventilējams;

ar atvērtu elpošanas modeli;

ar daļēji slēgtu elpošanas modeli;

ar slēgtu elpošanas modeli.

Kur skaņa ceļo ātrāk: gaisā vai ūdenī??? un saņēmu vislabāko atbildi

Atbilde no Ptishon[guru]
Skaņas ātrums Skaņas ātrums gāzēs (0° C; 101325 Pa), m/s Slāpeklis 334 Amonjaks 415 Acetilēns 327 Ūdeņradis 1284 Gaiss 331.46 Hēlijs 965 Skābeklis 316 Metāns 430 Oglekļa monoksīds 9 lor338 skaņas - izplatīšanās ātrums skaņas viļņi vidē.Gāzēs skaņas ātrums ir mazāks nekā šķidrumos Šķidrumos skaņas ātrums ir mazāks nekā cietos.Gaisā normālos apstākļos skaņas ātrums ir 331,46 m/s (1193 km/ h)Ūdenī skaņas ātrums ir 1485 m/s.Cietās vielās skaņas ātrums ir 2000-6000 m/s.

Atbilde no balts trusis[guru]
Ūdenī. Gaisā skaņas ātrums 25 ° C temperatūrā ir aptuveni 330 m/s ūdenī aptuveni 1500 m/s Precīza vērtība ir atkarīga no temperatūras, spiediena, sāļuma (ūdenim) un mitruma (gaisam)

Atbilde no BaNkS777[eksperts]
ūdenī....

Atbilde no Andi[guru]
vai vēlaties izveidot skaņas bumbu? Kodolfiziķi ir trakā F)))

Atbilde no Vladimirs T[guru]
ūdenī, kur blīvums tur ir lielāks un ātrāk (molekulas ir tuvāk un transmisija ir ātrāka)

Atbilde no Poļina Ļikova[aktīvs]
Droši vien gaisā (nezinu precīzi). Tā kā ūdenī visas kustības ir palēninātas, skaņa tik ātri nepāriet! Nu, pārbaudiet! Sasit plaukstas zem ūdens. Tas tiks darīts lēnāk nekā gaisā.Mana pieredze =) =8 =(=*8 =P

Atbilde no 3 atbildes[guru]

Sveiki! Šeit ir tēmu izlase ar atbildēm uz jūsu jautājumu: Kur skaņa ceļo ātrāk: gaisā vai ūdenī???

Šī nodarbība aptver tēmu "Skaņas viļņi". Šajā nodarbībā turpināsim apgūt akustiku. Vispirms atkārtosim skaņas viļņu definīciju, pēc tam apsvērsim to frekvenču diapazonus un iepazīsimies ar ultraskaņas un infraskaņas viļņu jēdzienu. Mēs arī apspriedīsim skaņas viļņu īpašības dažādos medijos un uzzināsim, kādas ir to īpašības. .

Skaņas viļņi - tās ir mehāniskas vibrācijas, kuras, izplatoties un mijiedarbojoties ar dzirdes orgānu, cilvēks uztver (1. att.).

Rīsi. 1. Skaņas vilnis

Fizikas nozari, kas nodarbojas ar šiem viļņiem, sauc par akustiku. To cilvēku profesija, kurus tautā dēvē par “klausītājiem”, ir akustiķi. Skaņas vilnis ir vilnis, kas izplatās elastīgā vidē, tas ir gareniskais vilnis, un, kad tas izplatās elastīgā vidē, mainās saspiešana un izlāde. Tas tiek pārraidīts laika gaitā attālumā (2. att.).

Rīsi. 2. Skaņas viļņu izplatīšanās

Skaņas viļņi ietver vibrācijas, kas rodas ar frekvenci no 20 līdz 20 000 Hz. Šīm frekvencēm attiecīgie viļņu garumi ir 17 m (20 Hz) un 17 mm (20 000 Hz). Šis diapazons tiks saukts par dzirdamu skaņu. Šie viļņu garumi ir norādīti gaisam, kura skaņas ātrums ir vienāds ar .

Ir arī diapazoni, ar kuriem nodarbojas akustiķi - infraskaņas un ultraskaņas. Infraskaņas ir tie, kuru frekvence ir mazāka par 20 Hz. Un ultraskaņas ir tie, kuru frekvence ir lielāka par 20 000 Hz (3. att.).

Rīsi. 3. Skaņas viļņu diapazoni

Katrs izglītots cilvēks ir jāorientējas skaņas viļņu frekvenču diapazonā un jāzina, ka, ja viņš dosies uz ultraskaņu, attēls datora ekrānā tiks konstruēts ar frekvenci, kas pārsniedz 20 000 Hz.

Ultraskaņa - Tie ir mehāniski viļņi, kas līdzīgi skaņas viļņiem, bet ar frekvenci no 20 kHz līdz miljardam hercu.

Tiek saukti viļņi, kuru frekvence pārsniedz miljardu hercu hiperskaņa.

Ultraskaņu izmanto, lai noteiktu defektus lietajās daļās. Īsu ultraskaņas signālu plūsma tiek novirzīta uz pārbaudāmo daļu. Tajās vietās, kur nav defektu, signāli iziet cauri daļai, uztvērējam tos nereģistrējot.

Ja daļā ir plaisa, gaisa dobums vai cita neviendabība, tad ultraskaņas signāls tiek atstarots no tā un, atgriežoties, nonāk uztvērējā. Šo metodi sauc ultraskaņas defektu noteikšana.

Citi ultraskaņas lietojumu piemēri ir mašīnas ultraskaņas izmeklēšana, ultraskaņas aparāti, ultraskaņas terapija.

Infraskaņa - mehāniski viļņi, kas līdzīgi skaņas viļņiem, bet kuru frekvence ir mazāka par 20 Hz. Cilvēka auss tos neuztver.

Dabiski infraskaņas viļņu avoti ir vētras, cunami, zemestrīces, viesuļvētras, vulkānu izvirdumi un pērkona negaiss.

Infraskaņa ir arī svarīgs vilnis, ko izmanto, lai vibrētu virsmu (piemēram, lai iznīcinātu dažus lielus objektus). Mēs ielaižam infraskaņu augsnē - un augsne saplīst. Kur šis tiek izmantots? Piemēram, dimanta raktuvēs, kur viņi ņem rūdu, kas satur dimanta komponentus, un sasmalcina to mazās daļiņās, lai atrastu šos dimanta ieslēgumus (4. att.).

Rīsi. 4. Infraskaņas pielietojums

Skaņas ātrums ir atkarīgs no vides apstākļiem un temperatūras (5. att.).

Rīsi. 5. Skaņas viļņu izplatīšanās ātrums dažādos medijos

Lūdzu, ņemiet vērā: gaisā skaņas ātrums ir vienāds ar , un pie , ātrums palielinās par . Ja esat pētnieks, tad šīs zināšanas jums var noderēt. Jūs pat varat nākt klajā ar kaut kādu temperatūras sensoru, kas reģistrēs temperatūras atšķirības, mainot skaņas ātrumu vidē. Mēs jau zinām, ka jo blīvāka ir barotne, jo nopietnāka mijiedarbība starp barotnes daļiņām, jo ​​ātrāk izplatās vilnis. Pēdējā rindkopā mēs to apspriedām, izmantojot sausa gaisa un mitra gaisa piemēru. Ūdenim skaņas izplatīšanās ātrums ir . Ja jūs izveidojat skaņas vilni (klauvējat uz kamertona), tad tā izplatīšanās ātrums ūdenī būs 4 reizes lielāks nekā gaisā. Ar ūdeni informācija sasniegs 4 reizes ātrāk nekā pa gaisu. Un tēraudā tas ir vēl ātrāk: (6. att.).

Rīsi. 6. Skaņas viļņu izplatīšanās ātrums

Jūs zināt no eposiem, ko izmantoja Iļja Muromets (un visi varoņi un vienkāršie krievu cilvēki un zēni no Gaidara RVS), viņi ļoti daudz izmantoja interesantā veidā atklāj objektu, kas tuvojas, bet joprojām atrodas tālu. Skaņa, ko tas rada, pārvietojoties, vēl nav dzirdama. Iļja Muromets, piespiedis ausi pie zemes, viņu dzird. Kāpēc? Tā kā skaņa tiek pārraidīta pa cietu zemi ar lielāku ātrumu, kas nozīmē, ka tā ātrāk sasniegs Iļjas Muromeca ausi, un viņš varēs sagatavoties tikšanai ar ienaidnieku.

Interesantākie skaņas viļņi ir mūzikas skaņas un trokšņi. Kādi objekti var radīt skaņas viļņus? Ja ņemam viļņu avotu un elastīgu vidi, ja liksim skaņas avotam harmoniski vibrēt, tad iegūsim brīnišķīgu skaņas vilni, ko sauksim par mūzikas skaņu. Šie skaņas viļņu avoti var būt, piemēram, ģitāras vai klavieru stīgas. Tas var būt skaņas vilnis, kas rodas caurules (ērģeļu vai caurules) gaisa spraugā. No mūzikas stundām jūs zināt notis: do, re, mi, fa, sol, la, si. Akustikā tos sauc par toņiem (7. att.).

Rīsi. 7. Muzikālie toņi

Visiem objektiem, kas var radīt toņus, būs funkcijas. Kā viņi atšķiras? Tie atšķiras pēc viļņa garuma un frekvences. Ja šos skaņas viļņus nerada harmoniski skanoši ķermeņi vai tie nav savienoti kādā kopīgā orķestra skaņdarbā, tad šādu skaņu daudzumu sauks par troksni.

Troksnis– dažādas fizikālas dabas nejaušas svārstības, ko raksturo to laika un spektrālās struktūras sarežģītība. Trokšņa jēdziens ir gan sadzīvisks, gan fizisks, tie ir ļoti līdzīgi, tāpēc mēs to ieviešam kā atsevišķu svarīgu apskates objektu.

Pāriesim pie skaņas viļņu kvantitatīvām aplēsēm. Kādas ir mūzikas skaņas viļņu īpašības? Šīs īpašības attiecas tikai uz harmoniskām skaņas vibrācijām. Tātad, skaņas skaļums. Kā tiek noteikts skaņas skaļums? Aplūkosim skaņas viļņa izplatīšanos laikā vai skaņas viļņa avota svārstības (8. att.).

Rīsi. 8. Skaņas skaļums

Tajā pašā laikā, ja mēs sistēmai nepievienojām daudz skaņas (mēs klusi nositām, piemēram, klavieru taustiņu), tad būs klusa skaņa. Ja mēs skaļi paceļam roku augstu, mēs radām šo skaņu, nospiežot taustiņu, mēs saņemam skaļu skaņu. No kā tas ir atkarīgs? Klusai skaņai ir mazāka vibrācijas amplitūda nekā skaļai skaņai.

Nākamais svarīgais mūzikas skaņas un jebkuras citas skaņas raksturlielums ir augstums. No kā ir atkarīgs skaņas augstums? Augstums ir atkarīgs no frekvences. Mēs varam likt avotam svārstīties bieži, vai arī mēs varam likt tam svārstīties ne ļoti ātri (tas ir, veikt mazāk svārstību laika vienībā). Apskatīsim vienas un tās pašas amplitūdas augstas un zemas skaņas laika nobīdi (9. att.).

Rīsi. 9. Piķis

Var izdarīt interesantu secinājumu. Ja cilvēks dzied basa balsī, tad viņam ir skaņas avots (tas ir balss saites) svārstās vairākas reizes lēnāk nekā cilvēkam, kurš dzied soprānu. Otrajā gadījumā balss saites vibrē biežāk, un tāpēc viļņa izplatīšanā biežāk rodas kompresijas un izlādes kabatas.

Ir vēl viens interesanta īpašība skaņas viļņi, kurus fiziķi nepēta. Šis tembrs. Jūs zināt un viegli atšķirt vienu un to pašu mūzikas skaņdarbu, kas izpildīts uz balalaikas vai čella. Ar ko šīs skaņas vai šis priekšnesums atšķiras? Eksperimenta sākumā mēs lūdzām cilvēkus, kas rada skaņas, padarīt tās ar aptuveni vienādu amplitūdu, lai skaņas skaļums būtu vienāds. Tas ir kā ar orķestri: ja nav nepieciešams izcelt nevienu instrumentu, visi spēlē apmēram vienādi, vienādos stiprumos. Tātad balalaikas un čella tembrs ir atšķirīgs. Ja mēs, izmantojot diagrammas, zīmētu viena instrumenta radīto skaņu no cita instrumenta, tās būtu vienādas. Bet jūs varat viegli atšķirt šos instrumentus pēc to skaņas.

Vēl viens tembra nozīmes piemērs. Iedomājieties divus dziedātājus, kuri absolvē vienu un to pašu mūzikas universitāti ar tiem pašiem skolotājiem. Viņi mācījās vienlīdz labi, ar taisniem A. Viens nez kāpēc kļūst par izcilu izpildītāju, bet otrs visu mūžu ir neapmierināts ar savu karjeru. Faktiski to nosaka tikai viņu instruments, kas rada vokālās vibrācijas vidē, t.i., viņu balsis atšķiras tembrā.

Bibliogrāfija

1. Sokolovičs Ju.A., Bogdanova G.S. Fizika: uzziņu grāmata ar problēmu risināšanas piemēriem. - 2. izdevuma pārdalīšana. - X.: Vesta: izdevniecība "Ranok", 2005. - 464 lpp.
2. Peryshkin A.V., Gutnik E.M., Fizika. 9. klase: vispārējās izglītības mācību grāmata. iestādes/A.V. Periškins, E.M. Gutņiks. - 14. izd., stereotips. - M.: Bustards, 2009. - 300 lpp.

1. Interneta portāls “eduspb.com” ()
2. Interneta portāls “msk.edu.ua” ()
3. Interneta portāls “class-fizika.narod.ru” ()

Mājasdarbs

1. Kā skaņa ceļo? Kas varētu būt skaņas avots?
2. Vai skaņa var ceļot kosmosā?
3. Vai katru vilni, kas sasniedz cilvēka dzirdes orgānu, viņš uztver?

Mēs uztveram skaņas attālumā no to avotiem. Parasti skaņa mūs sasniedz pa gaisu. Gaiss ir elastīga vide, kas pārraida skaņu.

Ja skaņas pārraides vide tiek noņemta starp avotu un uztvērēju, skaņa neizplatīsies un līdz ar to uztvērējs to neuztvers. Pierādīsim to eksperimentāli.

Zem gaisa sūkņa zvana novietosim modinātāju (80. att.). Kamēr zvanā ir gaiss, zvana skaņu var dzirdēt skaidri. Kad gaiss tiek izsūknēts no zvana apakšas, skaņa pamazām vājinās un beidzot kļūst nedzirdama. Bez pārraides vides zvana plāksnes vibrācijas nevar pārvietoties, un skaņa nesasniedz mūsu ausi. Ielaidīsim gaisu zem zvana un atkal dzirdēsim zvana signālu.

Rīsi. 80. Eksperiments, kas pierāda, ka skaņa neizplatās telpā, kur nav materiālās vides

Elastīgās vielas labi vada skaņas, piemēram, metālus, koksni, šķidrumus un gāzes.

Noliksim kabatas pulksteni vienā koka dēļa galā un pāriesim uz otru galu. Pieliekot ausi pie tāfeles, var dzirdēt pulksteņa tikšķus.

Piesiet aukliņu pie metāla karotes. Novietojiet auklas galu pie auss. Sitot pa karoti, jūs dzirdēsiet spēcīgu skaņu. Mēs dzirdēsim vēl spēcīgāku skaņu, ja stīgu nomainīsim ar stiepli.

Mīkstie un poraini ķermeņi ir slikti skaņas vadītāji. Lai aizsargātu jebkuru telpu no svešu skaņu iekļūšanas, sienas, grīda un griesti ir izklāti ar skaņu absorbējošu materiālu slāņiem. Kā starpslāņi tiek izmantots filcs, presēts korķis, poraini akmeņi un dažādi sintētiskie materiāli (piemēram, putupolistirols), kas izgatavoti no putu polimēriem. Skaņa šādos slāņos ātri izzūd.

Šķidrumi labi vada skaņu. Piemēram, zivis krastā labi dzird soļus un balsis, to zina pieredzējuši zvejnieki.

Tātad skaņa izplatās jebkurā elastīgā vidē - cietā, šķidrā un gāzveida, bet nevar izplatīties telpā, kur nav vielas.

Avota svārstības savā vidē rada elastīgu vilni audio frekvence. Vilnis, sasniedzot ausi, ietekmē bungādiņu, liekot tai vibrēt ar frekvenci, kas atbilst skaņas avota frekvencei. Trīcot bungādiņa tiek pārraidīts caur kaulu sistēmu uz galiem dzirdes nervs, kairina tos un tādējādi rada skaņas sajūtu.

Atcerēsimies, ka gāzēs un šķidrumos var pastāvēt tikai gareniski elastīgi viļņi. Piemēram, skaņu gaisā pārraida gareniskie viļņi, t.i., mainīgi kondensāti un gaisa retumi, kas nāk no skaņas avota.

Skaņas vilnis, tāpat kā visi citi mehāniskie viļņi, telpā neizplatās uzreiz, bet ar noteiktu ātrumu. Par to varat pārliecināties, piemēram, vērojot šāvienu no tālienes. Vispirms ieraugām uguni un dūmus, bet pēc kāda laika dzirdam šāviena skaņu. Dūmi parādās tajā pašā laikā, kad rodas pirmā skaņas vibrācija. Izmērot laika intervālu t starp skaņas parādīšanās brīdi (dūmu parādīšanās brīdi) un brīdi, kad tie sasniedz ausi, mēs varam noteikt skaņas izplatīšanās ātrumu:

Mērījumi liecina, ka skaņas ātrums gaisā pie 0 °C un normāls atmosfēras spiediens vienāds ar 332 m/s.

Jo augstāka temperatūra, jo lielāks skaņas ātrums gāzēs. Piemēram, pie 20 °C skaņas ātrums gaisā ir 343 m/s, pie 60 °C - 366 m/s, pie 100 °C - 387 m/s. Tas izskaidrojams ar to, ka, paaugstinoties temperatūrai, palielinās gāzu elastība, un jo lielāki ir elastīgie spēki, kas rodas vidē tās deformācijas laikā, jo lielāka ir daļiņu kustība un jo ātrāk tiek pārnestas vibrācijas no viena punkta uz otru.

Skaņas ātrums ir atkarīgs arī no vides īpašībām, kurā skaņa pārvietojas. Piemēram, pie 0 °C skaņas ātrums ūdeņradi ir 1284 m/s, un plkst oglekļa dioksīds- 259 m/s, jo ūdeņraža molekulas ir mazāk masīvas un mazāk inertas.

Mūsdienās skaņas ātrumu var izmērīt jebkurā vidē.

Šķidrumu un cietvielu molekulas ir tuvāk viena otrai un mijiedarbojas spēcīgāk nekā gāzes molekulas. Tāpēc skaņas ātrums šķidrā un cietā vidē ir lielāks nekā gāzveida vidē.

Tā kā skaņa ir vilnis, skaņas ātruma noteikšanai papildus formulai V = s/t var izmantot jums zināmās formulas: V = λ/T un V = vλ. Risinot problēmas, skaņas ātrums gaisā parasti tiek uzskatīts par 340 m/s.

Jautājumi

1. Kāds ir 80. attēlā attēlotā eksperimenta mērķis? Aprakstiet, kā šis eksperiments tiek veikts un kādi secinājumi no tā izriet.
2. Vai skaņa var pārvietoties gāzēs, šķidrumos un cietās vielās? Pamatojiet savas atbildes ar piemēriem.
3. Kuri ķermeņi labāk vada skaņu – elastīgi vai poraini? Sniedziet elastīgu un porainu ķermeņu piemērus.
4. Kāda veida vilnis - garenvirziena vai šķērsvirziena - izplatās skaņa gaisā? ūdenī?
5. Sniedziet piemēru, kas parāda, ka skaņas vilnis nepārvietojas uzreiz, bet ar noteiktu ātrumu.

30. vingrinājums

1. Vai uz Zemes varētu būt dzirdama milzīga sprādziena skaņa uz Mēness? Pamato savu atbildi.
2. Ja katrā vītnes galā piesien vienu ziepju trauka pusi, tad, izmantojot šādu telefonu, var pat sarunāties čukstus, atrodoties dažādās telpās. Izskaidrojiet parādību.
3. Noteikt skaņas ātrumu ūdenī, ja avots, kas svārstās ar periodu 0,002 s, ierosina ūdenī viļņus, kuru garums ir 2,9 m.
4. Noteikt viļņa garumu skaņas viļņam ar frekvenci 725 Hz gaisā, ūdenī un stiklā.
5. Vienu reizi ar āmuru sasists viens garas metāla caurules gals. Vai trieciena skaņa caur metālu izplatīsies uz caurules otro galu; caur gaisu caurules iekšpusē? Cik sitienus dzirdēs cilvēks, kas stāv caurules otrā galā?
6. Novērotājs stāv pie taisnas līnijas dzelzceļš, ieraudzīja tvaiku virs tālumā braucošas tvaika lokomotīves svilpes. 2 sekundes pēc tvaika parādīšanās viņš dzirdēja svilpes skaņu, un pēc 34 sekundēm lokomotīve pagāja garām novērotājam. Nosakiet lokomotīves ātrumu.

Skaņas izplatīšanās pamatlikumi ietver tās atstarošanas un laušanas likumus uz dažādu mediju robežām, kā arī skaņas difrakciju un tās izkliedi šķēršļu un neviendabīgumu klātbūtnē vidē un saskarnēs starp nesējiem.

Skaņas izplatīšanās diapazonu ietekmē skaņas absorbcijas faktors, tas ir, skaņas viļņu enerģijas neatgriezeniska pāreja uz cita veida enerģiju, jo īpaši siltumu. Svarīgs faktors ir arī starojuma virziens un skaņas izplatīšanās ātrums, kas ir atkarīgs no vides un tā īpašā stāvokļa.

No skaņas avota akustiskie viļņi izplatās visos virzienos. Ja skaņas vilnis iziet cauri salīdzinoši nelielam caurumam, tad tas izplatās visos virzienos, nevis virzās virzītā starā. Piemēram, ielu skaņas, kas caur atvērtu logu iekļūst telpā, ir dzirdamas visos punktos, nevis tikai pretī logam.

Skaņas viļņu izplatīšanās raksturs šķēršļa tuvumā ir atkarīgs no šķēršļa lieluma un viļņa garuma attiecības. Ja šķēršļa izmērs ir mazs salīdzinājumā ar viļņa garumu, tad vilnis plūst ap šo šķērsli, izplatoties visos virzienos.

Skaņas viļņi, kas iekļūst no vienas vides uz otru, novirzās no sākotnējā virziena, tas ir, tie tiek lauzti. Rerakcijas leņķis var būt lielāks vai mazāks par krišanas leņķi. Tas ir atkarīgs no tā, kurā vidē skaņa iekļūst. Ja skaņas ātrums otrajā vidē ir lielāks, tad laušanas leņķis būs lielāks par krišanas leņķi un otrādi.

Satiekoties ar šķērsli savā ceļā, skaņas viļņi no tā tiek atspoguļoti saskaņā ar stingri noteiktu noteikumu - atstarošanas leņķi vienāds ar leņķi krišana - ar to saistīts atbalss jēdziens. Ja skaņa tiek atstarota no vairākām virsmām dažādos attālumos, rodas vairākas atbalsis.

Skaņa pārvietojas atšķirīga sfēriska viļņa veidā, kas aizpilda arvien lielāku apjomu. Palielinoties attālumam, vides daļiņu vibrācijas vājinās un skaņa izkliedējas. Ir zināms, ka, lai palielinātu pārraides diapazonu, skaņa ir jākoncentrē noteiktā virzienā. Kad vēlamies, piemēram, lai mūs sadzird, pieliekam plaukstas pie mutes vai lietojam megafonu.

Difrakcijai, tas ir, skaņas staru liecei, ir liela ietekme uz skaņas izplatīšanās diapazonu. Jo neviendabīgāka vide, jo vairāk skaņas stars ir saliekts un attiecīgi mazāks skaņas izplatīšanās diapazons.

Skaņas izplatīšanās

Skaņas viļņi var pārvietoties gaisā, gāzēs, šķidrumos un cietvielas. Bezgaisa telpā viļņi nerodas. To ir viegli pārbaudīt, izmantojot vienkāršu pieredzi. Ja zem hermētiska vāciņa, no kura ir evakuēts gaiss, novieto elektrisko zvanu, mēs nedzirdēsim nekādu skaņu. Bet, tiklīdz vāciņš ir piepildīts ar gaisu, atskan skaņa.

Svārstību kustību izplatīšanās ātrums no daļiņas uz daļiņu ir atkarīgs no vides. Senatnē karotāji pielika ausis pie zemes un tādējādi atklāja ienaidnieka kavalēriju daudz agrāk, nekā tas parādījās redzeslokā. Un slavenais zinātnieks Leonardo da Vinči 15. gadsimtā rakstīja: “Ja tu, atrodoties jūrā, ielaidīsi ūdenī caurules caurumu un pieliksi tās otru galu pie auss, tu ļoti dzirdēsi kuģu troksni. tālu no tevis."

Skaņas ātrumu gaisā pirmo reizi 17. gadsimtā mērīja Milānas Zinātņu akadēmija. Vienā no kalniem bija uzstādīts lielgabals, bet otrā - novērošanas postenis. Laiks tika fiksēts gan šāviena brīdī (ar zibspuldzi), gan skaņas uztveršanas brīdī. Balstoties uz attālumu starp novērošanas punktu un pistoli un signāla rašanās laiku, skaņas izplatīšanās ātrumu vairs nebija grūti aprēķināt. Tas izrādījās vienāds ar 330 metriem sekundē.

Skaņas ātrums ūdenī pirmo reizi tika mērīts 1827. gadā Ženēvas ezerā. Abas laivas atradās 13 847 metru attālumā viena no otras. Pirmajā zem dibena tika pakārts zvans, bet otrajā ūdenī tika nolaists vienkāršs hidrofons (rags). Pirmajā laivā vienlaikus ar zvana sitienu tika aizdedzināts šaujampulveris, otrajā novērotājs zibspuldzes brīdī iedarbināja hronometru un sāka gaidīt, kad atnāks zvana skaņas signāls. Izrādījās, ka skaņa ūdenī pārvietojas vairāk nekā 4 reizes ātrāk nekā gaisā, t.i. ar ātrumu 1450 metri sekundē.

Skaņas ātrums

Jo lielāka ir vides elastība, jo lielāks ātrums: gumijā 50, gaisā 330, ūdenī 1450 un tēraudā - 5000 metri sekundē. Ja mēs, kas atradāmies Maskavā, varētu kliegt tik skaļi, ka skaņa sasniegtu Sanktpēterburgu, tad mūs tur dzirdētu tikai pēc pusstundas, un, ja skaņa izplatītos tādā pašā attālumā tēraudā, tad tā tiktu uztverta. divās minūtēs.

Skaņas izplatīšanās ātrumu ietekmē tās pašas vides stāvoklis. Kad mēs sakām, ka skaņa ūdenī pārvietojas ar ātrumu 1450 metri sekundē, tas nenozīmē, ka jebkurā ūdenī un jebkuros apstākļos. Paaugstinoties temperatūrai un ūdens sāļumam, kā arī palielinoties dziļumam, un tāpēc hidrostatiskais spiediens skaņas ātrums palielinās. Vai arī ņemsim tēraudu. Arī šeit skaņas ātrums ir atkarīgs gan no temperatūras, gan no tērauda kvalitatīvā sastāva: jo vairāk tajā ir oglekļa, jo tas ir cietāks, un skaņa tajā pārvietojas ātrāk.

Satiekoties ar šķērsli savā ceļā, skaņas viļņi no tā stingri atstarojas noteiktu noteikumu: atstarošanas leņķis ir vienāds ar krišanas leņķi. Skaņas viļņi, kas nāk no gaisa, gandrīz pilnībā tiks atspoguļoti uz augšu no ūdens virsmas, un skaņas viļņi, kas nāk no avota, kas atrodas ūdenī, tiks atspoguļoti no tā uz leju.

Skaņas viļņi, iekļūstot no vienas vides citā, novirzās no sākotnējā stāvokļa, t.i. lauzts. Rerakcijas leņķis var būt lielāks vai mazāks par krišanas leņķi. Tas ir atkarīgs no tā, kādā vidē skaņa iekļūst. Ja skaņas ātrums otrajā vidē ir lielāks nekā pirmajā, tad laušanas leņķis būs lielāks par krišanas leņķi un otrādi.

Gaisā skaņas viļņi izplatās diverģējoša sfēriska viļņa veidā, kas aizpilda arvien lielāku tilpumu, jo skaņas avotu radītās daļiņu vibrācijas tiek pārnestas uz gaisa masu. Tomēr, attālumam palielinoties, daļiņu vibrācijas vājinās. Ir zināms, ka, lai palielinātu pārraides diapazonu, skaņa ir jākoncentrē noteiktā virzienā. Kad vēlamies, lai mūs labāk sadzird, pieliekam plaukstas pie mutes vai lietojam megafonu. Šajā gadījumā skaņa tiks vājināta mazāk, un skaņas viļņi virzīsies tālāk.

Palielinoties sienas biezumam, skaņu lokācija pie zemām vidējām frekvencēm palielinās, bet “mānīgā” sakritības rezonanse, kas izraisa skaņu lokācijas nožņaugšanos, sāk izpausties zemākās frekvencēs un aptver plašāku apgabalu.