Vo vode sa zvuk absorbuje stokrát menej ako vo vzduchu. Napriek tomu je počuteľnosť vo vodnom prostredí oveľa horšia ako v atmosfére. Vysvetľujú to zvláštnosti ľudského vnímania zvuku. Vo vzduchu je zvuk vnímaný dvoma spôsobmi: prenosom vzdušných vibrácií do bubienka (vzduchové vedenie) a takzvaným kostným vedením, kedy zvukové vibrácie vnímajú a prenášajú do načúvacieho prístroja kosti lebky.

V závislosti od typu potápačského výstroja potápač vníma zvuk vo vode s prevahou buď vzdušného alebo kostného vedenia. Prítomnosť trojrozmernej prilby naplnenej vzduchom umožňuje vnímať zvuk vedením vzduchu. Značná strata zvukovej energie je však nevyhnutná v dôsledku odrazu zvuku od povrchu prilby.

Pri zostupe bez výstroja alebo vo výstroji s priliehavou prilbou prevláda kostné vedenie.

vlastnosť vnímanie zvuku pod vodou je aj strata schopnosti určovať smer zdroja zvuku. Je to spôsobené tým, že ľudské orgány sluchu sú prispôsobené rýchlosti šírenia zvuku vzduchom a určujú smer k zdroju zvuku v dôsledku rozdielu času príchodu zvukového signálu a relatívnej hladiny akustického tlaku vnímanej každým uchom. Vďaka zariadeniu ušnicačlovek vo vzduchu je schopný určiť, kde je zdroj zvuku - vpredu alebo vzadu, dokonca aj jedným uchom. Vo vode je všetko inak. Rýchlosť šírenia zvuku vo vode je 4,5-krát väčšia ako vo vzduchu. Preto je rozdiel v čase príjmu zvukového signálu každým uchom taký malý, že je takmer nemožné určiť smery k zdroju zvuku.

Pri použití tvrdej prilby ako súčasti výbavy je možnosť určenia smeru k zdroju zvuku vo všeobecnosti vylúčená.

Biologické účinky plynov na ľudský organizmus

Otázka biologických účinkov plynov nevznikla náhodou a je spôsobená tým, že procesy výmeny plynov pri dýchaní človeka za normálnych podmienok a tzv. hyperbarickej (t.j. za vysoký krvný tlak) sú výrazne odlišné.

Je známe, že bežný atmosférický vzduch, ktorý dýchame, je nevhodný na dýchanie pilotov pri letoch vo veľkých výškach. Obmedzené využitie nachádza aj na dýchanie potápačov. Pri zostupe do hĺbok viac ako 60 m je nahradený špeciálnymi zmesami plynov.

Zvážte základné vlastnosti plynov, ktoré ako v čistej forme, a zmiešané s inými sa používajú na dýchanie potápačmi.

Vo svojom zložení je vzduch zmesou rôznych plynov. Hlavné zložky vzduchu sú: kyslík - 20,9%, dusík - 78,1%, oxid uhličitý - 0,03%. Okrem toho malé množstvá vo vzduchu obsahujú: argón, vodík, hélium, neón, ako aj vodnú paru.

Plyny, ktoré tvoria atmosféru, môžeme podľa účinku na ľudský organizmus rozdeliť do troch skupín: kyslík – neustále sa spotrebúva na „udržanie všetkých životných procesov; dusík, hélium, argón atď. – nezúčastňujú sa výmeny plynov; oxid uhličitý - kedy zvýšená koncentráciaškodlivé pre telo.

Kyslík(O2) je bezfarebný plyn bez chuti a zápachu s hustotou 1,43 kg/m3. Pre človeka má veľký význam ako účastníka všetkých oxidačných procesov v organizme. V procese dýchania sa kyslík v pľúcach spája s krvným hemoglobínom a prenáša sa do celého tela, kde je neustále spotrebovaný bunkami a tkanivami. Prerušenie prísunu alebo dokonca zníženie jeho prísunu do tkanív spôsobuje hladovanie kyslíkom, sprevádzané stratou vedomia a v r. ťažké prípady- zastavenie života. Tento stav môže nastať, keď sa obsah kyslíka vo vdychovanom vzduchu zníži pri normálny tlak pod 18,5 %. Na druhej strane, so zvýšením obsahu kyslíka vo vdychovanej zmesi alebo pri dýchaní pod tlakom nad prípustné množstvo kyslíka toxické vlastnosti- Dochádza k otrave kyslíkom.

Dusík(N) - bezfarebný plyn bez zápachu a chuti s hustotou 1,25 kg/m3, je hlavnou zložkou atmosférického vzduchu podľa objemu a hmotnosti. Za normálnych podmienok je fyziologicky neutrálny, nezúčastňuje sa metabolizmu. Keď sa však tlak zvyšuje s hĺbkou ponoru potápača, dusík prestáva byť neutrálny a v hĺbkach 60 metrov a viac vykazuje výrazné narkotické vlastnosti.

Oxid uhličitý(CO2) je bezfarebný plyn kyslej chuti. Je 1,5-krát ťažší ako vzduch (hustota 1,98 kg/m3), a preto sa môže hromadiť v spodných častiach uzavretých a zle vetraných miestností.

Oxid uhličitý vzniká v tkanivách ako finálny produkt oxidačné procesy. Určité množstvo tohto plynu je vždy prítomné v tele a podieľa sa na regulácii dýchania a prebytok je krvou prenášaný do pľúc a odvádzaný vydychovaným vzduchom. Množstvo oxidu uhličitého emitovaného osobou závisí najmä od stupňa fyzická aktivita a funkčný stav organizmu. Pri častom, hlbokom dýchaní (hyperventilácia) sa obsah oxidu uhličitého v tele znižuje, čo môže viesť k zástave dýchania (apnoe) až strate vedomia. Na druhej strane zvýšenie jeho obsahu v dýchacej zmesi viac ako je prípustné vedie k otrave.

Z ostatných plynov, ktoré tvoria vzduch, sa najviac využívajú potápači hélium(Nie). Je to inertný plyn, bez zápachu a chuti. Vyznačuje sa nízkou hustotou (asi 0,18 kg / m3) a výrazne nižšou schopnosťou vyvolať narkotické účinky pri vysoké tlaky, je široko používaný ako náhrada dusíka na prípravu umelých dýchacích zmesí pri zostupoch do veľkých hĺbok.

Použitie hélia v zložení dýchacích zmesí však vedie k ďalším nežiaducim javom. Jeho vysoká tepelná vodivosť a následne zvýšený prenos telesného tepla si vyžaduje zvýšenú tepelnú ochranu alebo aktívne zahrievanie potápačov.

Tlak vzduchu. Je známe, že atmosféra okolo nás má hmotnosť a vyvíja tlak na zemský povrch a všetky objekty na ňom. Atmosférický tlak meraný na hladine mora sa vyrovnáva v trubiciach s prierezom G cm2 so stĺpcom ortuti vysokým 760 mm alebo vodou vysokým 10,33 m. Ak sa táto ortuť alebo voda odváži, ich hmotnosť bude 1,033 kg. To znamená, že „normálny atmosférický tlak sa rovná 1,033 kgf / cm2, čo v systéme SI zodpovedá 103,3 kPa *. (* V systéme SI je jednotkou tlaku pascal (Pa). Ak je potrebný prevod, používajú sa pomery: 1 kgf / cm1 \u003d 105 Pa \u003d 102 kPa \u003d \u003d * 0,1 MPa.).

V praxi potápačských výpočtov je však nepohodlné používať takéto presné jednotky merania. Preto sa jednotka tlaku berie ako tlak, ktorý sa číselne rovná 1 kgf / cm2, ktorý sa nazýva technická atmosféra (at). Jedna technická atmosféra zodpovedá tlaku 10 m vodného stĺpca.

Vzduch sa ľahko stlačí, keď sa tlak zvýši, čím sa zníži objem v pomere k tlaku. Tlak stlačeného vzduchu sa meria tlakomerom, ktorý ukazuje pretlak t.j. tlak nad atmosférickým tlakom. Jednotka pretlaku sa označuje ati. Súčet pretlaku a atmosférického tlaku sa nazýva absolútny tlak(ata).

Za normálnych pozemských podmienok vzduch zo všetkých strán rovnomerne tlačí na človeka. Ak vezmeme do úvahy, že povrch ľudského tela je v priemere 1,7-1,8 m2, sila tlaku vzduchu, ktorý naň dopadá, je 17-18 tisíc kgf (17-18 tf). Človek však tento tlak necíti, keďže jeho telo je zo 70% zložené z prakticky nestlačiteľných tekutín a v vnútorné dutiny- pľúca, stredné ucho a pod.- je to vyvážené protitlakom vzduchu tam nachádzajúceho sa a komunikujúceho s atmosférou.

Pri ponorení do vody je človek vystavený nadmernému tlaku zo stĺpca vody nad ním, ktorý sa každých 10 m zväčší o 1 ati Zmena tlaku môže spôsobiť bolesť a kompresiu, na zabránenie ktorej musí byť potápač zásobovaný dýchacím vzduchom s tlakom rovnajúcim sa absolútnemu tlaku prostredia.

Keďže sa potápači musia vysporiadať so stlačeným vzduchom alebo zmesami plynov, je vhodné pripomenúť si základné zákony, ktoré dodržiavajú, a uviesť niekoľko vzorcov potrebných pre praktické výpočty.

Vzduch, podobne ako iné skutočné plyny a zmesi plynov, sa s určitou aproximáciou riadi fyzikálnymi zákonmi, ktoré sú absolútne platné pre ideálne plyny.

POTÁPAČSKÁ VÝSTROJ

Potápačská výstroj je súbor prístrojov a výrobkov, ktoré má potápač na sebe na zabezpečenie života a práce vo vodnom prostredí po určitú dobu.

Potápačské vybavenie je vhodné na daný účel, ak môže poskytnúť:

dýchanie osoby, keď vykonáva prácu pod vodou;

izolácia a tepelná ochrana studená voda;

dostatočná pohyblivosť a stabilná poloha pod vodou;

bezpečnosť pri ponorení, výstupe na povrch a v procese práce;

bezpečné spojenie s povrchom.

V závislosti od úloh, ktoré sa majú vyriešiť, sa potápačské vybavenie delí na:

podľa hĺbky použitia - pre zariadenia pre malé (stredné) hĺbky a hlbokomorské;

podľa spôsobu poskytovania zmesi dýchacích plynov - pre autonómne a hadicové;

podľa spôsobu tepelnej ochrany - pre zariadenia s pasívnou tepelnou ochranou, elektricky a vodou ohrievané;

podľa spôsobu izolácie - pre vybavenie s vodotesnými a plynotesnými neoprénovými oblekmi "suchého" typu a priepustného "mokrého" typu.

Najucelenejšiu predstavu o funkčných vlastnostiach prevádzky potápačského vybavenia poskytuje jeho klasifikácia podľa spôsobu udržiavania zloženia potrebného na dýchanie. zmes plynov. Tu sa rozlišuje vybavenie:

vetrané;

s otvorenou schémou dýchania;

s polouzavretým vzorom dýchania;

s uzavretým dýchaním.

Kde sa zvuk šíri rýchlejšie: vo vzduchu alebo vo vode? a dostal najlepšiu odpoveď

Odpoveď od Ptishon[guru]
Rýchlosť zvukuRýchlosť zvuku v plynoch (0°C; 101325 Pa), m/s Dusík 334 Amoniak 415 Acetylén 327 Vodík 1284 Vzduch 331,46 Hélium 965 Kyslík 316 Metán 430 Oxid uhoľnatý 6 Oxid uhoľnatý 238 Rýchlosť zvuku - rýchlosť šírenia zvukové vlny v prostredí.V plynoch je rýchlosť zvuku nižšia ako v kvapalinách.V kvapalinách je rýchlosť zvuku nižšia ako v pevných látkach.Vo vzduchu je za normálnych podmienok rýchlosť zvuku 331,46 m/s (1193 km/ h).Vo vode je rýchlosť zvuku 1485 m/s.V pevných látkach je rýchlosť zvuku 2000-6000 m/s.

Odpoveď od biely zajac[guru]
Vo vode.Vo vzduchu je rýchlosť zvuku pri 25°C cca 330 m/s vo vode cca 1500 m/s Presná hodnota závisí od teploty, tlaku, slanosti (pre vodu) a vlhkosti (pre vzduch)

Odpoveď od BaNkS777[expert]
vo vode....

Odpoveď od Andi[guru]
a co chces vytvorit zvukovu bombu?

Odpoveď od Vladimír T[guru]
vo vode, kde je hustota väčšia a rýchlejšia (molekuly sú bližšie a prenos je rýchlejší)

Odpoveď od Polina Lyková[aktívny]
Pravdepodobne vo vzduchu (neviem to s istotou). Keďže sa všetky pohyby vo vode spomaľujú, zvuk sa tak rýchlo nešíri! No, pozrite sa! Tlieskajte rukami pod vodou. Bude to prebiehať pomalšie ako vo vzduchu Moja skúsenosť =) =8 =(=*8 =P

Odpoveď od 3 odpovede[guru]

Ahoj! Tu je výber tém s odpoveďami na vašu otázku: Kde sa zvuk šíri rýchlejšie: vo vzduchu alebo vo vode???

Táto lekcia sa zaoberá témou „Zvukové vlny“. V tejto lekcii budeme pokračovať v štúdiu akustiky. Najprv si zopakujeme definíciu zvukových vĺn, potom zvážime ich frekvenčné rozsahy a zoznámime sa s pojmom ultrazvukové a infrazvukové vlny. Tiež si rozoberieme vlastnosti zvukových vĺn v rôznych médiách a zistíme, aké vlastnosti majú. .

Zvukové vlny - ide o mechanické vibrácie, ktoré sa šíria a sú v interakcii s orgánom sluchu, ktoré človek vníma (obr. 1).

Ryža. 1. Zvuková vlna

Časť, ktorá sa vo fyzike zaoberá týmito vlnami, sa nazýva akustika. Profesiou ľudí, ktorí sa bežne nazývajú „počujúci“, je akustika. Zvuková vlna je vlna šíriaca sa v elastickom prostredí, je to pozdĺžna vlna a pri jej šírení v elastickom prostredí sa strieda stláčanie a riedenie. Prenáša sa v priebehu času na vzdialenosť (obr. 2).

Ryža. 2. Šírenie zvukovej vlny

Zvukové vlny zahŕňajú také vibrácie, ktoré sa vykonávajú s frekvenciou 20 až 20 000 Hz. Tieto frekvencie zodpovedajú vlnovým dĺžkam 17 m (pre 20 Hz) a 17 mm (pre 20 000 Hz). Tento rozsah sa bude nazývať počuteľný zvuk. Tieto vlnové dĺžky sú uvedené pre vzduch, rýchlosť šírenia zvuku sa rovná.

Existujú aj také rozsahy, ktorým sa venujú akustici - infrazvuk a ultrazvuk. Infrazvukové sú tie, ktoré majú frekvenciu menšiu ako 20 Hz. A ultrazvukové sú tie, ktoré majú frekvenciu vyššiu ako 20 000 Hz (obr. 3).

Ryža. 3. Rozsahy zvukových vĺn

Každý vzdelaný človek musí sa pohybovať vo frekvenčnom rozsahu zvukových vĺn a vedieť, že ak ide na ultrazvukové vyšetrenie, obraz na obrazovke počítača sa vytvorí s frekvenciou vyššou ako 20 000 Hz.

ultrazvuk - Ide o mechanické vlny podobné zvukovým vlnám, ale s frekvenciou 20 kHz až miliarda hertzov.

Volajú sa vlny s frekvenciou viac ako miliarda hertzov hypersonický.

Ultrazvuk sa používa na detekciu defektov odliatkov. Prúd krátkych ultrazvukových signálov je nasmerovaný na testovanú časť. V miestach, kde nie sú žiadne závady, signály prechádzajú cez diel bez toho, aby ich prijímač zaregistroval.

Ak je v časti prasklina, vzduchová dutina alebo iná nehomogenita, ultrazvukový signál sa od nej odráža a vracia sa do prijímača. Takáto metóda sa nazýva ultrazvuková detekcia defektov.

Ďalšími príkladmi využitia ultrazvuku sú prístroje ultrazvuk, ultrazvukové prístroje, ultrazvuková terapia.

Infrazvuk - mechanické vlny podobné zvukovým vlnám, ale s frekvenciou menšou ako 20 Hz. Nie sú vnímané ľudským uchom.

Prirodzenými zdrojmi infrazvukových vĺn sú búrky, cunami, zemetrasenia, hurikány, sopečné erupcie, búrky.

Infrazvuk sú tiež dôležité vlny, ktoré sa používajú na rozvibrovanie povrchu (napríklad na ničenie niektorých veľkých predmetov). Spustíme infrazvuk do pôdy – a pôda sa rozdrví. Kde sa to používa? Napríklad v diamantových baniach, kde berú rudu, ktorá obsahuje diamantové zložky a rozdrvia ju na malé častice, aby našli tieto diamantové inklúzie (obr. 4).

Ryža. 4. Aplikácia infrazvuku

Rýchlosť zvuku závisí od podmienok prostredia a teploty (obr. 5).

Ryža. 5. Rýchlosť šírenia zvukových vĺn v rôznych prostrediach

Poznámka: vo vzduchu sa rýchlosť zvuku rovná , zatiaľ čo rýchlosť sa zvyšuje o . Ak ste výskumník, takéto znalosti vám môžu byť užitočné. Môžete dokonca prísť s nejakým druhom teplotného senzora, ktorý bude detekovať teplotné rozdiely zmenou rýchlosti zvuku v médiu. Už vieme, že čím je médium hustejšie, tým závažnejšia je interakcia medzi časticami média, tým rýchlejšie sa vlna šíri. Diskutovali sme o tom v poslednom odseku na príklade suchého vzduchu a vlhkého vzduchu. Pre vodu rýchlosť šírenia zvuku. Ak vytvoríte zvukovú vlnu (klopanie na ladičku), rýchlosť jej šírenia vo vode bude 4-krát väčšia ako vo vzduchu. Po vode sa informácie dostanú 4-krát rýchlejšie ako vzduchom. A ešte rýchlejšie v oceli: (obr. 6).

Ryža. 6. Rýchlosť šírenia zvukovej vlny

Viete z eposov, ktoré používal Iľja Muromec (a všetci hrdinovia a obyčajní ruskí ľudia a chlapci z Gajdarovej revolučnej vojenskej rady), veľmi zaujímavým spôsobom detekcia objektu, ktorý sa blíži, ale je ešte ďaleko. Zvuk, ktorý vydáva pri pohybe, ešte nie je počuť. Ilya Muromets s uchom priloženým k zemi ju počuje. prečo? Zvuk sa totiž prenáša po pevnej zemi vyššou rýchlosťou, čo znamená, že sa rýchlejšie dostane do ucha Ilju Murometsa a ten sa bude môcť pripraviť na stretnutie s nepriateľom.

Najzaujímavejšie zvukové vlny sú hudobné zvuky a zvuky. Aké predmety môžu vytvárať zvukové vlny? Ak vezmeme zdroj vĺn a elastické médium, ak zdroj zvuku prinútime harmonicky vibrovať, potom budeme mať nádhernú zvukovú vlnu, ktorá sa bude nazývať hudobný zvuk. Týmito zdrojmi zvukových vĺn môžu byť napríklad struny gitary alebo klavíra. Môže to byť zvuková vlna, ktorá sa vytvára v medzere vzduchového potrubia (orgánu alebo píšťaly). Z hudobnej výchovy poznáte noty: do, re, mi, fa, salt, la, si. V akustike sa nazývajú tóny (obr. 7).

Ryža. 7. Hudobné tóny

Všetky položky, ktoré môžu vydávať tóny, budú mať funkcie. Ako sa líšia? Líšia sa vlnovou dĺžkou a frekvenciou. Ak tieto zvukové vlny nie sú vytvorené harmonicky znejúcimi telesami alebo nie sú spojené do spoločnej orchestrálnej skladby, potom sa takýto počet zvukov nazýva hluk.

Hluk- náhodné výkyvy rôzneho fyzikálneho charakteru, vyznačujúce sa zložitosťou časovej a spektrálnej štruktúry. Pojem hluk je každodenný a je fyzikálny, sú si veľmi podobné, a preto ho uvádzame ako samostatný dôležitý predmet úvahy.

Prejdime ku kvantitatívnym odhadom zvukových vĺn. Aké sú vlastnosti hudobných zvukových vĺn? Tieto charakteristiky platia výlučne pre harmonické zvukové vibrácie. takže, hlasitosť zvuku. Čo určuje hlasitosť zvuku? Uvažujme o šírení zvukovej vlny v čase alebo kmitoch zdroja zvukových vĺn (obr. 8).

Ryža. 8. Hlasitosť zvuku

Zároveň, ak sme do systému nepridali veľa zvuku (napríklad jemne udreli na klávesu klavíra), bude to tichý zvuk. Ak nahlas, zdvihneme ruku vysoko, zavoláme tento zvuk stlačením klávesu, dostaneme hlasný zvuk. Od čoho to závisí? Tiché zvuky majú menšie vibrácie ako hlasné zvuky.

Ďalšou dôležitou charakteristikou hudobného zvuku a akéhokoľvek iného je výška. Čo určuje výšku zvuku? Výška závisí od frekvencie. Môžeme prinútiť zdroj, aby osciloval často, alebo ho môžeme prinútiť, aby osciloval nie príliš rýchlo (to znamená, že za jednotku času urobil menej kmitov). Zvážte časový priebeh vysokého a nízkeho zvuku rovnakej amplitúdy (obr. 9).

Ryža. 9. Smola

Dá sa vyvodiť zaujímavý záver. Ak človek spieva v basoch, potom má zdroj zvuku (to je hlasivky) kmitá niekoľkonásobne pomalšie ako človek, ktorý spieva soprán. V druhom prípade hlasivky vibrujú častejšie, a preto častejšie spôsobujú ohniská kompresie a zriedenia pri šírení vlny.

Je tu ešte jeden zaujímavá vlastnosť zvukové vlny, ktoré fyzici neštudujú. Toto timbre. Poznáte a ľahko rozlíšite rovnakú hudobnú skladbu hranú na balalajke alebo na violončele. Aký je rozdiel medzi týmito zvukmi alebo týmto výkonom? Na začiatku experimentu sme požiadali ľudí, ktorí produkujú zvuky, aby mali približne rovnakú amplitúdu, aby bola hlasitosť zvuku rovnaká. Je to ako v prípade orchestra: ak nie je potrebné vyčleniť nástroj, všetci hrajú približne rovnako, rovnakou silou. Takže zafarbenie balalajky a violončela je odlišné. Ak by sme nakreslili zvuk, ktorý je extrahovaný z jedného nástroja, z iného, ​​pomocou diagramov, potom by boli rovnaké. Ale tieto nástroje ľahko rozoznáte podľa zvuku.

Ďalší príklad dôležitosti zafarbenia. Predstavte si dvoch spevákov, ktorí vyštudujú rovnakú hudobnú školu s rovnakými učiteľmi. Učili sa rovnako dobre s piatakmi. Z nejakého dôvodu sa jeden stáva vynikajúcim umelcom, zatiaľ čo druhý je celý život nespokojný so svojou kariérou. V skutočnosti je to určené výlučne ich nástrojom, ktorý spôsobuje v prostredí len vibrácie hlasu, to znamená, že ich hlasy sa líšia farbou.

Bibliografia

1. Sokolovič Yu.A., Bogdanova G.S. Fyzika: referenčná kniha s príkladmi riešenia problémov. - Redistribúcia 2. vydania. - X .: Vesta: vydavateľstvo "Ranok", 2005. - 464 s.
2. Peryshkin A.V., Gutnik E.M., Physics. 9. ročník: učebnica pre všeobecné vzdelávanie. inštitúcie / A.V. Peryshkin, E.M. Gutnik. - 14. vyd., stereotyp. - M.: Drop, 2009. - 300 s.

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

Domáca úloha

1. Ako sa šíri zvuk? Čo môže byť zdrojom zvuku?
2. Môže zvuk cestovať vesmírom?
3. Je ním vnímaná každá vlna, ktorá dosiahne ľudské ucho?

Zvuky vnímame na diaľku od ich zdrojov. Zvuk k nám väčšinou putuje vzduchom. Vzduch je elastické médium, ktoré prenáša zvuk.

Ak sa médium na prenos zvuku odstráni medzi zdrojom a prijímačom, zvuk sa nebude šíriť, a preto ho prijímač nebude vnímať. Ukážme si to experimentálne.

Pod zvon vzduchovej pumpy umiestnime budík (obr. 80). Pokiaľ je vo zvone vzduch, zvuk zvonu je počuť zreteľne. Keď sa vzduch odčerpáva spod zvona, zvuk postupne slabne a nakoniec sa stáva nepočuteľným. Bez prenosového média sa vibrácie činelu zvona nemôžu šíriť a zvuk sa nedostane do nášho ucha. Pustite vzduch pod zvon a znova počujte zvonenie.

Ryža. 80. Experiment dokazujúci, že v priestore, kde nie je hmotné médium, sa zvuk nešíri

Elastické látky, ako sú kovy, drevo, kvapaliny, plyny, dobre vedú zvuky.

Na jeden koniec drevenej dosky položíme vreckové hodinky a my sami sa presunieme na druhý koniec. Priložením ucha k tabuli budeme počuť hodiny.

Na kovovú lyžičku priviažte šnúrku. Pripevnite koniec šnúrky k uchu. Úderom do lyžice počujeme silný zvuk. Ešte silnejší zvuk budeme počuť, ak špagát vymeníme za drôt.

Mäkké a pórovité telesá sú zlými vodičmi zvuku. Na ochranu akejkoľvek miestnosti pred prenikaním cudzích zvukov sú steny, podlaha a strop položené s vrstvami materiálov pohlcujúcich zvuk. Ako medzivrstvy sa používa plsť, lisovaný korok, porézne kamene, rôzne syntetické materiály (napríklad penový plast) vyrobené na báze penových polymérov. Zvuk v takýchto vrstvách sa rýchlo utlmí.

Kvapaliny dobre vedú zvuk. Ryby napríklad dobre počujú kroky a hlasy na brehu, to poznajú skúsení rybári.

Zvuk sa teda šíri v akomkoľvek elastickom médiu - pevnom, kvapalnom a plynnom, ale nemôže sa šíriť v priestore, kde nie je žiadna látka.

Oscilácie zdroja vytvárajú vo svojom prostredí elastickú vlnu frekvencia zvuku. Vlna, ktorá sa dostane do ucha, pôsobí na ušný bubienok a spôsobuje, že vibruje s frekvenciou zodpovedajúcou frekvencii zdroja zvuku. nervozita ušný bubienok sa prenášajú cez kostný systém na zakončenie sluchový nerv dráždi ich a tým vyvolávajú pocit zvuku.

Pripomeňme, že v plynoch a kvapalinách môžu existovať iba pozdĺžne elastické vlny. Zvuk vo vzduchu sa napríklad prenáša pozdĺžnymi vlnami, t. j. striedaním kondenzácie a riedenia vzduchu prichádzajúceho zo zdroja zvuku.

Zvuková vlna, rovnako ako akékoľvek iné mechanické vlny, sa v priestore nešíri okamžite, ale určitou rýchlosťou. Vidno to napríklad pri pozorovaní streľby z pištole. Najprv vidíme oheň a dym a potom po chvíli počujeme zvuk výstrelu. Dym sa objaví v rovnakom čase, keď dôjde k prvej zvukovej vibrácii. Meraním časového intervalu t medzi okamihom vzniku zvuku (momentom objavenia sa dymu) a okamihom, keď sa dostane do ucha, môžeme určiť rýchlosť šírenia zvuku:

Merania ukazujú, že rýchlosť zvuku vo vzduchu je pri 0 °C a normálna atmosferický tlak sa rovná 332 m/s.

Rýchlosť zvuku v plynoch je tým väčšia, čím vyššia je ich teplota. Napríklad pri 20 °C je rýchlosť zvuku vo vzduchu 343 m/s, pri 60 °C - 366 m/s, pri 100 °C - 387 m/s. Vysvetľuje to skutočnosť, že so zvyšujúcou sa teplotou sa zvyšuje elasticita plynov a čím väčšie sú elastické sily, ktoré vznikajú v médiu pri jeho deformácii, tým väčšia je pohyblivosť častíc a tým rýchlejšie sa vibrácie prenášajú z jedného bodu do ďalší.

Rýchlosť zvuku závisí aj od vlastností prostredia, v ktorom sa zvuk šíri. Napríklad pri 0 °C je rýchlosť zvuku vo vodíku 1284 m/s a pri oxid uhličitý- 259 m/s, pretože molekuly vodíka sú menej masívne a menej inertné.

V súčasnosti sa rýchlosť zvuku dá merať v akomkoľvek médiu.

Molekuly v kvapalinách a pevných látkach sú bližšie k sebe a vzájomne pôsobia silnejšie ako molekuly plynu. Preto je rýchlosť zvuku v kvapalnom a pevnom prostredí väčšia ako v plynnom prostredí.

Keďže zvuk je vlna, na určenie rýchlosti zvuku môžete okrem vzorca V = s / t použiť aj vám známe vzorce: V = λ / T a V = vλ. Pri riešení problémov sa rýchlosť zvuku vo vzduchu zvyčajne považuje za rovnajúcu sa 340 m/s.

Otázky

1. Aký je účel experimentu znázorneného na obrázku 80? Opíšte, ako tento experiment prebieha a aký záver z neho vyplýva.
2. Môže sa zvuk šíriť v plynoch, kvapalinách, pevných látkach? Podporte svoje odpovede príkladmi.
3. Ktoré teleso vedie zvuk lepšie – elastické alebo porézne? Uveďte príklady elastických a pórovitých telies.
4. Aký druh vĺn - pozdĺžny alebo priečny - je zvuk šíriaci sa vzduchom; vo vode?
5. Uveďte príklad, ktorý ukazuje, že zvuková vlna sa nešíri okamžite, ale určitou rýchlosťou.

Cvičenie 30

1. Dá sa na Zemi počuť zvuk mohutnej explózie na Mesiaci? Odpoveď zdôvodnite.
2. Ak priviažete jednu polovicu misky na mydlo na každý koniec vlákna, potom pomocou takého telefónu môžete dokonca šepkať v rôznych miestnostiach. Vysvetlite jav.
3. Určte rýchlosť zvuku vo vode, ak zdroj kmitajúci s periódou 0,002 s vybudí vo vode vlny s dĺžkou 2,9 m.
4. Určite vlnovú dĺžku 725 Hz zvukovej vlny vo vzduchu, vode a skle.
5. Jeden koniec dlhej kovovej rúry bol raz zasiahnutý kladivom. Bude sa zvuk z nárazu šíriť na druhý koniec potrubia cez kov; cez vzduch vo vnútri potrubia? Koľko úderov bude počuť osoba stojaca na druhom konci potrubia?
6. Pozorovateľ stojaci v blízkosti rovného úseku železnice, videl som paru nad píšťalkou parnej lokomotívy idúcej v diaľke. Po 2 s po objavení sa pary začul zvuk píšťalky a po 34 s okolo pozorovateľa prešla parná lokomotíva. Určte rýchlosť lokomotívy.

K základným zákonitostiam šírenia zvuku patria zákony jeho odrazu a lomu na hraniciach rôznych médií, ako aj difrakcie zvuku a jeho rozptylu v prítomnosti prekážok a nehomogenít v médiu a na rozhraniach medzi médiami.

Vzdialenosť šírenia zvuku je ovplyvnená faktorom absorpcie zvuku, to znamená nevratným prenosom energie zvukových vĺn na iné druhy energie, najmä na teplo. Dôležitý faktor je aj smer žiarenia a rýchlosť šírenia zvuku, ktorá závisí od prostredia a jeho špecifického stavu.

Akustické vlny sa šíria zo zdroja zvuku všetkými smermi. Ak zvuková vlna prechádza relatívne malým otvorom, šíri sa všetkými smermi a nejde v nasmerovanom lúči. Napríklad zvuky ulice prenikajúce cez otvorené okno do miestnosti sú počuť vo všetkých jej bodoch, a to nielen oproti oknu.

Charakter šírenia zvukových vĺn pri prekážke závisí od pomeru medzi rozmermi prekážky a vlnovou dĺžkou. Ak sú rozmery prekážky malé v porovnaní s vlnovou dĺžkou, tak vlna obteká túto prekážku a šíri sa všetkými smermi.

Zvukové vlny, prenikajúce z jedného média do druhého, sa odchyľujú od svojho pôvodného smeru, to znamená, že sa lámu. Uhol lomu môže byť väčší alebo menší ako uhol dopadu. Záleží na tom, z akého média zvuk vychádza. Ak je rýchlosť zvuku v druhom médiu väčšia, potom uhol lomu bude väčší ako uhol dopadu a naopak.

Keď na svojej ceste narazí na prekážku, zvukové vlny sa od nej odrážajú podľa prísne definovaného pravidla - uhla odrazu rovný uhlu padanie - s tým súvisí pojem ozveny. Ak sa zvuk odráža od niekoľkých povrchov v rôznych vzdialenostiach, dochádza k viacnásobným ozvenám.

Zvuk sa šíri vo forme rozbiehajúcej sa sférickej vlny, ktorá vypĺňa stále väčší objem. Ako sa vzdialenosť zväčšuje, kmity častíc média slabnú a zvuk sa rozptyľuje. Je známe, že aby sa zväčšila prenosová vzdialenosť, musí byť zvuk sústredený v danom smere. Keď chceme, aby nás bolo napríklad počuť, priložíme si ruky k ústam alebo použijeme náustok.

Veľký vplyv na rozsah šírenia zvuku má difrakcia, teda ohyb zvukových lúčov. Čím je médium heterogénnejšie, tým viac je zvukový lúč ohnutý, a teda aj kratšia vzdialenosť šírenia zvuku.

šírenie zvuku

Zvukové vlny sa môžu šíriť vzduchom, plynmi, kvapalinami a pevné látky. Vlny sa netvoria v priestore bez vzduchu. To možno ľahko zistiť z jednoduchého experimentu. Ak je elektrický zvonček umiestnený pod vzduchotesným uzáverom, z ktorého sa odvádza vzduch, nepočujeme žiadny zvuk. Akonáhle sa však uzáver naplní vzduchom, ozve sa zvuk.

Rýchlosť šírenia oscilačných pohybov z častice na časticu závisí od prostredia. V dávnych dobách kládli bojovníci uši k zemi a tak objavili nepriateľskú jazdu oveľa skôr, ako sa zdalo na dohľad. A slávny vedec Leonardo da Vinci v 15. storočí napísal: „Ak ste na mori, spustíte otvor potrubia do vody a druhý koniec si priložíte k uchu, budete počuť hluk lodí veľmi vzdialených od ty."

Rýchlosť zvuku vo vzduchu prvýkrát zmerala v 17. storočí Milánska akadémia vied. Na jednom z kopcov bolo inštalované delo a na druhom pozorovacie stanovište. Čas sa zaznamenával ako v momente výstrelu (bleskom), tak aj v momente príjmu zvuku. Zo vzdialenosti pozorovacieho stanovišťa a pištole a času vzniku signálu už nebolo ťažké vypočítať rýchlosť šírenia zvuku. Ukázalo sa, že je to rovných 330 metrov za sekundu.

Vo vode bola rýchlosť šírenia zvuku prvýkrát zmeraná v roku 1827 na Ženevskom jazere. Dve lode boli jedna od druhej vo vzdialenosti 13847 metrov. Na prvom bol pod dno zavesený zvon a na druhom bol do vody spustený jednoduchý hydrofón (klaksón). Na prvom člne súčasne s úderom na zvon zapálil pušný prach, na druhom pozorovateľovi v momente záblesku spustil stopky a začal čakať na príchod zvukového signálu zvona. . Ukázalo sa, že zvuk sa vo vode šíri viac ako 4-krát rýchlejšie ako vo vzduchu, t.j. rýchlosťou 1450 metrov za sekundu.

Rýchlosť šírenia zvuku

Čím vyššia je elasticita média, tým väčšia je rýchlosť: v gume 50, vo vzduchu 330, vo vode 1450 av oceli - 5000 metrov za sekundu. Ak by sme my, čo sme boli v Moskve, mohli kričať tak hlasno, že by sa zvuk dostal do Petrohradu, potom by nás tam bolo počuť len za pol hodinu, a ak by sa zvuk šíril na rovnakú vzdialenosť v oceli, bol by prijatý za dve minúty. .

Rýchlosť šírenia zvuku je ovplyvnená stavom toho istého média. Keď hovoríme, že zvuk sa šíri vo vode rýchlosťou 1450 metrov za sekundu, vôbec to neznamená, že v akejkoľvek vode a za akýchkoľvek podmienok. So zvýšením teploty a slanosti vody, ako aj so zvýšením hĺbky, a teda hydrostatický tlak rýchlosť zvuku sa zvyšuje. Alebo vezmite oceľ. Aj tu rýchlosť zvuku závisí od teploty aj od kvalitatívneho zloženia ocele: čím viac uhlíka obsahuje, tým je tvrdšia, zvuk sa v nej šíri rýchlejšie.

Narazí na prekážku na svojej ceste, zvukové vlny sa od nej odrážajú v prísne isté pravidlo: Uhol odrazu sa rovná uhlu dopadu. Zvukové vlny prichádzajúce zo vzduchu sa takmer úplne odrážajú smerom nahor od hladiny vody a zvukové vlny pochádzajúce zo zdroja vo vode sa od nej odrážajú smerom nadol.

Zvukové vlny, prenikajúce z jedného média do druhého, sa odchyľujú od svojej pôvodnej polohy, t.j. sú lámané. Uhol lomu môže byť väčší alebo menší ako uhol dopadu. Závisí to od média, z ktorého zvuk preniká. Ak je rýchlosť zvuku v druhom médiu väčšia ako v prvom, potom bude uhol lomu väčší ako uhol dopadu a naopak.

Vo vzduchu sa zvukové vlny šíria vo forme rozbiehajúcej sa sférickej vlny, ktorá vypĺňa stále väčší objem, pretože vibrácie častíc spôsobené zdrojmi zvuku sa prenášajú do vzdušnej hmoty. S rastúcou vzdialenosťou však oscilácie častíc slabnú. Je známe, že na zväčšenie prenosovej vzdialenosti musí byť zvuk sústredený v danom smere. Keď chceme, aby nás bolo lepšie počuť, priložíme si dlane k ústam alebo použijeme roh. V tomto prípade bude zvuk tlmený menej a zvukové vlny sa budú šíriť ďalej.

Keď sa hrúbka steny zväčšuje, sonar na nízkych stredných frekvenciách sa zvyšuje, ale „zákerná“ koincidencia rezonancie, ktorá spôsobuje dusenie sonaru, sa začína objavovať pri nižších frekvenciách a zachytáva ich širšiu oblasť.