Zvok se v vodi stokrat manj absorbira kot v zraku. Kljub temu je slišnost v vodnem okolju veliko slabša kot v ozračju. To je razloženo s posebnostmi človeškega dojemanja zvoka. V zraku zvok zaznavamo na dva načina: s prenosom zračnih tresljajev na bobniče (zračna prevodnost) in s tako imenovano kostno prevodnostjo, ko zvočne tresljaje zaznavamo in prenašamo do slušnega aparata preko kosti lobanje.

Odvisno od vrste potapljaške opreme potapljač zaznava zvok v vodi s prevlado zračne ali kostne prevodnosti. Prisotnost tridimenzionalne čelade, napolnjene z zrakom, vam omogoča zaznavanje zvoka z zračno prevodnostjo. Vendar pa je znatna izguba zvočne energije neizogibna zaradi odboja zvoka od površine čelade.

Pri sestopu brez opreme ali v opremi s tesno prilegajočo čelado prevladuje kostna prevodnost.

funkcija zvočno zaznavanje pod vodo je tudi izguba sposobnosti določanja smeri vira zvoka. To je posledica dejstva, da človeški organi sluh prilagodijo hitrosti širjenja zvoka v zraku in določajo smer do vira zvoka zaradi razlike v času prihoda zvočnega signala in relativne ravni zvočnega tlaka, ki ga zazna vsako uho. Zahvaljujoč napravi ušesna školjka oseba v zraku lahko določi, kje je vir zvoka - spredaj ali zadaj, tudi z enim ušesom. V vodi so stvari drugačne. Hitrost širjenja zvoka v vodi je 4,5-krat večja kot v zraku. Zato postane razlika v času sprejema zvočnega signala z vsakim ušesom tako majhna, da postane skoraj nemogoče določiti smer do vira zvoka.

Pri uporabi trde čelade kot dela opreme je možnost določanja smeri do vira zvoka praviloma izključena.

Biološki učinki plinov na človeško telo

Vprašanje bioloških učinkov plinov ni bilo postavljeno naključno in je posledica dejstva, da procesi izmenjave plinov med človeškim dihanjem v normalnih in tako imenovanih hiperbaričnih (tj. visok krvni pritisk) se bistveno razlikujejo.

Znano je, da je navaden atmosferski zrak, ki ga dihamo, neprimeren za dihanje pilotov pri poletih na velikih višinah. Prav tako se omejeno uporablja za dihanje potapljačev. Pri spuščanju v globino nad 60 m ga nadomestijo posebne plinske mešanice.

Razmislite o osnovnih lastnostih plinov, ki, kot v čista oblika, v mešanici z drugimi pa jih uporabljajo za dihanje potapljači.

Po svoji sestavi je zrak mešanica različnih plinov. Glavne sestavine zraka so: kisik - 20,9%, dušik - 78,1%, ogljikov dioksid - 0,03%. Poleg tega zrak v majhnih količinah vsebuje: argon, vodik, helij, neon, pa tudi vodno paro.

Pline, ki sestavljajo atmosfero, lahko glede na njihov vpliv na človeško telo razdelimo v tri skupine: kisik – nenehno se porablja za »vzdrževanje vseh življenjskih procesov; dušik, helij, argon itd. – ne sodelujejo pri izmenjavi plinov; ogljikov dioksid – ko povečana koncentracijaškodljivo za telo.

kisik(O2) je brezbarven plin brez okusa in vonja z gostoto 1,43 kg/m3. Za človeka je zelo pomemben kot udeleženec vseh oksidativnih procesov v telesu. V procesu dihanja se kisik v pljučih poveže s hemoglobinom v krvi in ​​se prenaša po telesu, kjer ga celice in tkiva nenehno porabljajo. Prekinitev oskrbe ali celo zmanjšanje oskrbe tkiv povzroči pomanjkanje kisika, ki ga spremlja izguba zavesti in hudi primeri- prenehanje življenja. To stanje se lahko pojavi, ko se vsebnost kisika v vdihanem zraku zmanjša normalen pritisk pod 18,5 %. Po drugi strani pa se s povečanjem vsebnosti kisika v vdihani mešanici ali pri dihanju pod pritiskom, ki presega dovoljeno, pojavi kisik toksične lastnosti- Pride do zastrupitve s kisikom.

Dušik(N) - plin brez barve, vonja in okusa z gostoto 1,25 kg / m3, je glavni del atmosferskega zraka po prostornini in masi. V normalnih pogojih je fiziološko nevtralen, ne sodeluje pri presnovi. Ker pa tlak narašča z globino potapljanja, dušik preneha biti nevtralen in na globini 60 metrov ali več kaže izrazite narkotične lastnosti.

Ogljikov dioksid(CO2) je brezbarven plin kislega okusa. Je 1,5-krat težji od zraka (gostota 1,98 kg/m3), zato se lahko kopiči v spodnjih delih zaprtih in slabo prezračevanih prostorov.

Ogljikov dioksid nastaja v tkivih kot končni izdelek oksidativni procesi. Določena količina tega plina je vedno prisotna v telesu in sodeluje pri uravnavanju dihanja, presežek pa se s krvjo prenese v pljuča in odstrani z izdihanim zrakom. Količina ogljikovega dioksida, ki ga izpusti človek, je odvisna predvsem od stopnje telesna aktivnost in funkcionalno stanje organizma. S pogostim, globokim dihanjem (hiperventilacija) se vsebnost ogljikovega dioksida v telesu zmanjša, kar lahko povzroči zastoj dihanja (apneja) in celo izgubo zavesti. Po drugi strani pa povečanje njegove vsebnosti v dihalni mešanici nad dovoljeno povzroči zastrupitev.

Od drugih plinov, ki sestavljajo zrak, je največja uporaba med potapljači helij(Ne). Je inerten plin, brez vonja in okusa. Ima nizko gostoto (približno 0,18 kg / m3) in bistveno nižjo sposobnost povzročanja narkotičnih učinkov pri visoki pritiski, se pogosto uporablja kot nadomestek dušika za pripravo umetnih dihalnih mešanic med spusti v velike globine.

Vendar pa uporaba helija v sestavi dihalnih mešanic vodi do drugih nezaželenih pojavov. Njegova visoka toplotna prevodnost in posledično povečan prenos telesne toplote zahtevata povečano toplotno zaščito oziroma aktivno ogrevanje potapljačev.

Zračni tlak. Znano je, da ima ozračje okoli nas maso in pritiska na površino zemlje in vse predmete na njej. Atmosferski tlak, izmerjen na morski gladini, se uravnoteži v ceveh s presekom G cm2 s stebrom živega srebra, visokim 760 mm, ali z vodo, visokim 10,33 m. Če to živo srebro ali vodo stehtamo, bo njuna masa 1,033 kg. To pomeni, da je "normalni atmosferski tlak enak 1,033 kgf / cm2, kar je v sistemu SI enakovredno 103,3 kPa *. (* V sistemu SI je enota za tlak paskal (Pa). Če je potrebna pretvorba, uporabljena razmerja: 1 kgf / cm1 \u003d 105 Pa \u003d 102 kPa \u003d \u003d * 0,1 MPa.).

Vendar pa je v praksi potapljaških izračunov neprijetno uporabljati tako natančne merske enote. Zato se za enoto tlaka vzame tlak, ki je numerično enak 1 kgf / cm2, kar se imenuje tehnična atmosfera (at). Ena tehnična atmosfera ustreza tlaku 10 m vodnega stolpca.

Zrak se zlahka stisne, ko se tlak poveča, pri čemer se prostornina zmanjša sorazmerno s tlakom. Tlak stisnjenega zraka se meri z manometri, ki prikazujejo nadtlak , tj. tlak nad atmosferskim. Enota nadtlaka je označena z ati. Imenuje se vsota nadtlaka in atmosferskega tlaka absolutni tlak(ata).

V normalnih zemeljskih razmerah zrak z vseh strani enakomerno pritiska na človeka. Glede na to, da je površina človeškega telesa v povprečju 1,7-1,8 m2, je sila zračnega tlaka, ki pada nanjo, 17-18 tisoč kgf (17-18 tf). Vendar pa človek tega pritiska ne čuti, saj je njegovo telo v 70 % sestavljeno iz praktično nestisljivih tekočin in v notranje votline- pljuča, srednje uho itd. - uravnava ga protitlak zraka, ki se tam nahaja in komunicira z atmosfero.

Ko je oseba potopljena v vodo, je izpostavljena prekomernemu tlaku vodnega stolpca nad njim, ki se poveča za 1 ati vsakih 10 m. Sprememba tlaka lahko povzroči bolečine in kompresijo, da bi jo preprečili, mora potapljač dobiti zrak za dihanje pod tlakom, ki je enak absolutnemu tlaku okolja.

Ker imajo potapljači opravka s stisnjenim zrakom ali mešanicami plinov, je primerno, da se spomnimo osnovnih zakonov, ki jih upoštevajo, in podamo nekaj formul, potrebnih za praktične izračune.

Zrak se tako kot drugi realni plini in plinske mešanice z določenim približkom podreja fizikalnim zakonom, ki absolutno veljajo za idealne pline.

POTAPLJAŠKA OPREMA

Potapljaška oprema je skupek naprav in izdelkov, ki jih ima potapljač na sebi za zagotavljanje življenja in dela v vodnem okolju za določen čas.

Potapljaška oprema je primerna za svoj namen, če lahko zagotovi:

dihanje osebe, ko opravlja delo pod vodo;

izolacijo in toplotno zaščito hladna voda;

zadostna mobilnost in stabilen položaj pod vodo;

varnost med potopitvijo, izhodom na površino in med delom;

varna povezava s površino.

Glede na naloge, ki jih je treba rešiti, se potapljaška oprema deli na:

po globini uporabe - za opremo za plitve (srednje) globine in globoko morje;

glede na način zagotavljanja mešanice dihalnih plinov - za avtonomno in cevno;

glede na način toplotne zaščite - za opremo s pasivno toplotno zaščito, električno in vodno ogrevano;

glede na način izolacije - za opremo z vodo in plinom neprepustnimi mokrimi oblekami "suhega" tipa in prepustnega "mokrega" tipa.

Najbolj popolna predstava o funkcionalnih značilnostih delovanja potapljaške opreme je podana z njeno razvrstitvijo glede na način vzdrževanja sestave, potrebne za dihanje. mešanica plinov. Tu se loči oprema:

prezračevano;

z odprto dihalno shemo;

s polzaprtim vzorcem dihanja;

z zaprtim dihanjem.

Kje potuje zvok hitreje: v zraku ali v vodi? in dobil najboljši odgovor

Odgovor od Ptishon[guru]
Hitrost zvoka Hitrost zvoka v plinih (0°C; 101325 Pa), m/s Dušik 334 Amoniak 415 Acetilen 327 Vodik 1284 Zrak 331,46 Helij 965 Kisik 316 Metan 430 Ogljikov monoksid 338 Ogljikov dioksid 259 Klor 206 Hitrost zvoka - hitrost širjenja zvočni valovi v okolju V plinih je hitrost zvoka manjša kot v tekočinah V tekočinah je hitrost zvoka manjša kot v trdnih snoveh V zraku je pri normalnih pogojih hitrost zvoka 331,46 m / s (1193 km / h). V vodi je hitrost zvoka 1485 m / s. V trdnih snoveh je hitrost zvoka 2000-6000 m / s.

Odgovor od beli zajec[guru]
V vodi V zraku je hitrost zvoka pri 25 °C približno 330 m/s, v vodi približno 1500 m/s Natančna vrednost je odvisna od temperature, tlaka, slanosti (za vodo) in vlažnosti (za zrak)

Odgovor od BaNkS777[strokovnjak]
v vodi....

Odgovor od In jaz[guru]
in kaj želite ustvariti zvočno bombo?

Odgovor od Vladimir T[guru]
v vodi, kjer je gostota večja in hitrejša (molekule so bližje in prenos je hitrejši)

Odgovor od Polina Lykova[aktivno]
Verjetno v zraku (ne vem zagotovo). Ker so v vodi vsi gibi upočasnjeni, se zvok ne širi tako hitro! No, poglejte! Ploskajte z rokami pod vodo. To bo storjeno počasneje kot v zraku. Moje izkušnje =) =8 =(=*8 =P

Odgovor od 3 odgovori[guru]

Zdravo! Tukaj je izbor tem z odgovori na vaše vprašanje: Kje potuje zvok hitreje: v zraku ali v vodi???

Ta lekcija pokriva temo "Zvočni valovi". V tej lekciji bomo nadaljevali s študijem akustike. Najprej ponovimo definicijo zvočnega valovanja, nato obravnavamo njihova frekvenčna območja in se seznanimo s pojmom ultrazvočno in infrazvočno valovanje. Pogovarjali se bomo tudi o lastnostih zvočnih valov v različnih medijih in ugotovili, kakšne lastnosti imajo. .

Zvočni valovi - to so mehanske vibracije, ki jih človek zaznava pri širjenju in interakciji z organom sluha (slika 1).

riž. 1. Zvočni val

Razdelek, ki se v fiziki ukvarja s temi valovi, se imenuje akustika. Poklic ljudi, ki jih običajno imenujemo "poslušači", je akustika. Zvočno valovanje je valovanje, ki se širi v elastičnem mediju, je longitudinalno valovanje, pri širjenju v elastičnem mediju pa se izmenjujeta stiskanje in redčenje. Sčasoma se prenaša na daljavo (slika 2).

riž. 2. Širjenje zvočnega valovanja

Med zvočne valove spadajo takšne vibracije, ki se izvajajo s frekvenco od 20 do 20.000 Hz. Te frekvence ustrezajo valovni dolžini 17 m (za 20 Hz) in 17 mm (za 20.000 Hz). Ta obseg se bo imenoval zvočni zvok. Te valovne dolžine so podane za zrak, katerega hitrost širjenja zvoka je enaka.

Obstajajo tudi razponi, s katerimi se ukvarjajo akustiki - infrazvočni in ultrazvočni. Infrazvočni so tisti, ki imajo frekvenco manjšo od 20 Hz. In ultrazvočni so tisti, ki imajo frekvenco več kot 20.000 Hz (slika 3).

riž. 3. Razponi zvočnih valov

vsak izobražena oseba mora krmariti v frekvenčnem območju zvočnih valov in vedeti, da če gre na ultrazvočni pregled, bo slika na računalniškem zaslonu zgrajena s frekvenco več kot 20.000 Hz.

Ultrazvok - To so mehanski valovi, podobni zvočnim valovom, vendar s frekvenco od 20 kHz do milijarde hercev.

Imenujejo se valovi s frekvenco več kot milijardo hercev hiperzvočni.

Ultrazvok se uporablja za odkrivanje napak v litih delih. Tok kratkih ultrazvočnih signalov je usmerjen na testirani del. Na tistih mestih, kjer ni napak, gredo signali skozi del, ne da bi jih sprejemnik registriral.

Če je v delu razpoka, zračna votlina ali druga nehomogenost, se ultrazvočni signal odbije od njega in, ko se vrne, vstopi v sprejemnik. Takšna metoda se imenuje ultrazvočno odkrivanje napak.

Drugi primeri uporabe ultrazvoka so naprave ultrazvok, ultrazvočne naprave, ultrazvočna terapija.

Infrazvok - mehansko valovanje, podobno zvočnim valovanjem, vendar s frekvenco manj kot 20 Hz. Človeško uho jih ne zazna.

Naravni viri infrazvočnih valov so nevihte, cunamiji, potresi, orkani, vulkanski izbruhi, nevihte.

Infrazvok so tudi pomembni valovi, ki se uporabljajo za vibriranje površine (na primer za uničenje nekaterih velikih predmetov). Izpustimo infrazvok v zemljo - in zemlja se zdrobi. Kje se to uporablja? Na primer v rudnikih diamantov, kjer vzamejo rudo, ki vsebuje diamantne komponente, in jo zdrobijo na majhne delce, da bi našli te diamantne vključke (slika 4).

riž. 4. Uporaba infrazvoka

Hitrost zvoka je odvisna od okoljskih pogojev in temperature (slika 5).

riž. 5. Hitrost širjenja zvočnega valovanja v različnih medijih

Upoštevajte: v zraku je hitrost zvoka enaka , medtem ko se hitrost poveča za . Če ste raziskovalec, vam bo takšno znanje lahko koristilo. Morda si boste omislili celo nekakšen temperaturni senzor, ki bo zaznal temperaturna odstopanja s spreminjanjem hitrosti zvoka v mediju. Vemo že, da čim gostejši je medij, bolj resna je interakcija med delci medija, hitreje se valovanje širi. O tem smo razpravljali v zadnjem odstavku na primeru suhega in vlažnega zraka. Za vodo hitrost širjenja zvoka. Če ustvarite zvočni val (potrkate na vilice), bo hitrost njegovega širjenja v vodi 4-krat večja kot v zraku. Po vodi bodo informacije dosegle 4-krat hitreje kot po zraku. In še hitreje v jeklu: (slika 6).

riž. 6. Hitrost širjenja zvočnega valovanja

Veš iz epov, ki jih je uporabljal Ilja Muromec (in vsi junaki ter navadni ruski ljudje in fantje iz Gaidarjevega revolucionarnega vojaškega sveta), uporabljal zelo zanimiv način zaznavanje predmeta, ki se približuje, vendar je še daleč. Zvok, ki ga oddaja med premikanjem, še ni slišen. Ilya Muromets, z ušesi do tal, jo lahko sliši. Zakaj? Ker se zvok preko trdnih tal prenaša z večjo hitrostjo, kar pomeni, da bo hitreje prišel do ušesa Ilje Muromca in ta se bo lahko pripravil na srečanje s sovražnikom.

Najbolj zanimivi zvočni valovi so glasbeni zvoki in hrup. Kateri predmeti lahko ustvarjajo zvočne valove? Če vzamemo vir valovanja in elastični medij, če povzročimo, da vir zvoka harmonično vibrira, potem bomo imeli čudovit zvočni val, ki ga bomo imenovali glasbeni zvok. Ti viri zvočnih valov so lahko na primer strune kitare ali klavirja. To je lahko zvočno valovanje, ki nastane v reži zračne cevi (orgle ali cevi). Pri glasbenem pouku poznate note: do, re, mi, fa, sol, la, si. V akustiki jih imenujemo toni (slika 7).

riž. 7. Glasbeni toni

Vsi predmeti, ki lahko oddajajo tone, bodo imeli funkcije. Kako se razlikujejo? Razlikujejo se po valovni dolžini in frekvenci. Če teh zvočnih valov ne ustvarjajo harmonično zveneča telesa ali niso povezani v skupno orkestrsko skladbo, potem takšno število zvokov imenujemo hrup.

Hrup- naključna nihanja različne fizične narave, za katere je značilna kompleksnost časovne in spektralne strukture. Pojem hrupa je vsakdanji in fizikalni, zelo sta si podobna, zato ga uvajamo kot ločen pomemben predmet obravnave.

Preidimo k kvantitativnim ocenam zvočnih valov. Kakšne so značilnosti glasbenih zvočnih valov? Te značilnosti veljajo izključno za harmonične zvočne vibracije. Torej, glasnost zvoka. Kaj določa glasnost zvoka? Upoštevajte širjenje zvočnega valovanja v času ali nihanje vira zvočnega valovanja (slika 8).

riž. 8. Glasnost zvoka

Hkrati, če sistemu nismo dodali veliko zvoka (na primer nežno udarili po klavirski tipki), potem bo tih zvok. Če glasno, visoko dvignjeno roko, pokličemo ta zvok z udarcem po tipki, dobimo glasen zvok. Od česa je odvisno? Tihi zvoki imajo manj vibracij kot glasni zvoki.

Naslednja pomembna značilnost glasbenega zvoka in katerega koli drugega je višina. Kaj določa višino zvoka? Višina je odvisna od frekvence. Lahko povzročimo, da vir pogosto niha ali pa ne zelo hitro (to pomeni, da naredi manj nihanj na časovno enoto). Upoštevajte časovni premik visokega in nizkega zvoka iste amplitude (slika 9).

riž. 9. Smola

Iz tega je mogoče narediti zanimiv zaključek. Če oseba poje v basu, potem ima vir zvoka (to je glasilke) niha nekajkrat počasneje kot oseba, ki poje sopran. V drugem primeru glasnice pogosteje vibrirajo, zato pogosteje povzročajo žarišča stiskanja in redčenja pri širjenju valov.

Obstaja še ena zanimiva lastnost zvočnih valov, ki jih fiziki ne preučujejo. to tember. Poznate in zlahka ločite isto skladbo, zaigrano na balalajki ali na violončelu. Kakšna je razlika med temi zvoki ali tem nastopom? Na začetku poskusa smo ljudi, ki proizvajajo zvoke, prosili, naj jih naredijo približno enake amplitude, da bo glasnost zvoka enaka. To je tako kot pri orkestru: če ni treba posebej izpostaviti inštrumenta, vsi igrajo približno enako, z enako močjo. Torej je zvok balalajke in violončela drugačen. Če bi z diagrami narisali zvok, ki se izloča iz enega inštrumenta, iz drugega, potem bi bili enaki. Toda te inštrumente zlahka ločite po zvoku.

Še en primer pomembnosti tembra. Predstavljajte si dva pevca, ki končata isto glasbeno šolo pri istih profesorjih. Učili so se enako dobro s peticami. Eden iz neznanega razloga postane izjemen izvajalec, drugi pa je vse življenje nezadovoljen s svojo kariero. Pravzaprav je to odvisno izključno od njihovega inštrumenta, ki povzroča ravno glasovne vibracije v okolju, torej se njihovi glasovi razlikujejo po tembru.

Bibliografija

1. Sokolovich Yu.A., Bogdanova G.S. Fizika: priročnik s primeri reševanja problemov. - Prerazporeditev 2. izdaje. - X .: Vesta: založba "Ranok", 2005. - 464 str.
2. Peryshkin A.V., Gutnik E.M., Fizika. 9. razred: učbenik za splošno izobraževanje. ustanove / A.V. Periškin, E.M. Gutnik. - 14. izd., stereotip. - M .: Bustard, 2009. - 300 str.

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

Domača naloga

1. Kako se zvok širi? Kaj je lahko vir zvoka?
2. Ali lahko zvok potuje v vesolju?
3. Ali on zazna vsak val, ki doseže človeško uho?

Zvoke zaznavamo na daljavo od njihovih virov. Zvok običajno potuje do nas po zraku. Zrak je elastičen medij, ki prenaša zvok.

Če med virom in sprejemnikom odstranimo medij za prenos zvoka, se zvok ne bo širil in ga zato sprejemnik ne bo zaznal. Dokažimo to eksperimentalno.

Pod zvon zračne črpalke postavimo budilko (slika 80). Dokler je v zvonu zrak, se zvok zvona jasno sliši. Ko izpod zvona črpamo zrak, zvok postopoma oslabi in končno postane neslišen. Brez prenosnega medija se tresljaji zvončeve činele ne morejo širiti in zvok ne doseže našega ušesa. Spustite zrak pod zvon in spet zaslišite zvonjenje.

riž. 80. Poskus, ki dokazuje, da se v prostoru, kjer ni materialnega medija, zvok ne širi

Elastične snovi, kot so kovine, les, tekočine, plini, dobro prevajajo zvoke.

Na en konec lesene plošče postavimo žepno uro, sami pa se pomaknemo na drugi konec. Če prislonite uho na tablo, bomo slišali uro.

Na kovinsko žlico privežite vrvico. Konec vrvice pritrdite na uho. Z udarcem po žlici bomo zaslišali močan zvok. Še močnejši zvok bomo slišali, če vrvico zamenjamo z žico.

Mehka in porozna telesa so slabi prevodniki zvoka. Za zaščito katere koli sobe pred prodorom tujih zvokov so stene, tla in strop položeni s plastmi materialov, ki absorbirajo zvok. Kot vmesni sloji se uporabljajo klobučevina, stisnjena pluta, porozni kamni, različni sintetični materiali (na primer penasta plastika), izdelani na osnovi penastih polimerov. Zvok v takih plasteh hitro oslabi.

Tekočine dobro prevajajo zvok. Ribe na primer dobro slišijo korake in glasove na obali, to vedo izkušeni ribiči.

Torej se zvok širi v katerem koli elastičnem mediju - trdnem, tekočem in plinastem, ne more pa se širiti v prostoru, kjer ni snovi.

Nihanja vira ustvarjajo v svojem okolju elastično valovanje zvočna frekvenca. Valovanje, ki doseže uho, deluje na bobnič in povzroči, da ta vibrira s frekvenco, ki ustreza frekvenci vira zvoka. tresenje bobnič se prenašajo skozi osikularni sistem do končičev slušni živec, jih dražijo in tako povzročijo občutek zvoka.

Spomnimo se, da lahko v plinih in tekočinah obstajajo samo vzdolžni elastični valovi. Zvok v zraku se na primer prenaša z vzdolžnimi valovi, to je z izmenično kondenzacijo in redčenjem zraka, ki prihaja iz vira zvoka.

Zvočni val se, tako kot vsi drugi mehanski valovi, ne širi v prostoru takoj, ampak z določeno hitrostjo. To lahko vidimo na primer, če od daleč opazujemo streljanje pištole. Najprej vidimo ogenj in dim, nato pa čez nekaj časa zaslišimo zvok strela. Dim se pojavi hkrati s prvo zvočno vibracijo. Z merjenjem časovnega intervala t med trenutkom, ko se pojavi zvok (trenutek, ko se pojavi dim) in trenutkom, ko doseže uho, lahko določimo hitrost širjenja zvoka:

Meritve kažejo, da je hitrost zvoka v zraku pri 0 °C in normalno zračni tlak je enaka 332 m/s.

Hitrost zvoka v plinih je tem večja, čim višja je njihova temperatura. Na primer, pri 20 °C je hitrost zvoka v zraku 343 m/s, pri 60 °C - 366 m/s, pri 100 °C - 387 m/s. To je razloženo z dejstvom, da se z naraščajočo temperaturo povečuje elastičnost plinov in večje kot so elastične sile, ki nastanejo v mediju med njegovo deformacijo, večja je mobilnost delcev in hitreje se vibracije prenašajo iz ene točke na drugo.

Hitrost zvoka je odvisna tudi od lastnosti medija, v katerem se zvok širi. Na primer, pri 0 °C je hitrost zvoka v vodiku 1284 m/s, pri ogljikov dioksid- 259 m/s, saj so molekule vodika manj masivne in manj inertne.

Danes lahko hitrost zvoka merimo v kateremkoli okolju.

Molekule v tekočinah in trdnih snoveh so bližje skupaj in močneje medsebojno delujejo kot molekule plina. Zato je hitrost zvoka v tekočih in trdnih medijih večja kot v plinastih.

Ker je zvok val, lahko za določitev hitrosti zvoka poleg formule V = s / t uporabite tudi znane formule: V = λ / T in V = vλ. Pri reševanju problemov se običajno šteje, da je hitrost zvoka v zraku enaka 340 m/s.

Vprašanja

1. Kakšen je namen poskusa, prikazanega na sliki 80? Opišite, kako poteka ta poskus in kakšen sklep izhaja iz njega.
2. Ali se lahko zvok širi v plinih, tekočinah, trdnih snoveh? Svoje odgovore podkrepite s primeri.
3. Katero telo bolje prevaja zvok - elastično ali porozno? Navedite primere elastičnih in poroznih teles.
4. Kakšno valovanje - vzdolžno ali prečno - je zvok, ki se širi po zraku; v vodi?
5. Navedite primer, ki kaže, da se zvočni val ne širi takoj, ampak z določeno hitrostjo.

Vaja 30

1. Ali se zvok močne eksplozije na Luni sliši na Zemlji? Odgovor utemelji.
2. Če na vsak konec niti privežete po eno polovico posode za milo, potem lahko s pomočjo takšnega telefona celo šepetate, ko ste v različnih sobah. Pojasnite pojav.
3. Določite hitrost zvoka v vodi, če vir, ki niha s periodo 0,002 s, vzbuja v vodi valove dolžine 2,9 m.
4. Določite valovno dolžino zvočnega valovanja frekvence 725 Hz v zraku, vodi in steklu.
5. En konec dolge kovinske cevi je enkrat udaril s kladivom. Ali se zvok udarca širi na drugi konec cevi skozi kovino; skozi zrak v cevi? Koliko udarcev bo slišala oseba, ki stoji na drugem koncu cevi?
6. Opazovalec, ki stoji blizu ravnega odseka železnica, videl sem paro nad žvižgom parne lokomotive, ki je šla v daljavi. Po 2 s po pojavu pare je zaslišal piščalko, po 34 s pa je parna lokomotiva šla mimo opazovalca. Določite hitrost lokomotive.

Osnovne zakonitosti širjenja zvoka vključujejo zakone njegovega odboja in loma na mejah različnih medijev, pa tudi uklon zvoka in njegovo sipanje ob prisotnosti ovir in nehomogenosti v mediju in na mejah med mediji.

Na razdaljo širjenja zvoka vpliva faktor absorpcije zvoka, to je nepovraten prehod energije zvočnega valovanja v druge vrste energije, zlasti v toploto. Pomemben dejavnik je tudi smer sevanja in hitrost širjenja zvoka, ki je odvisna od medija in njegovega specifičnega stanja.

Akustični valovi se širijo od vira zvoka v vse smeri. Če gre zvočni val skozi sorazmerno majhno luknjo, potem se širi v vse smeri in ne gre v usmerjenem žarku. Na primer, ulični zvoki, ki prodirajo skozi odprto okno v sobo, se slišijo na vseh točkah in ne samo proti oknu.

Narava širjenja zvočnih valov ob oviri je odvisna od razmerja med dimenzijami ovire in valovno dolžino. Če so dimenzije ovire majhne v primerjavi z valovno dolžino, potem val teče okoli te ovire in se širi v vse smeri.

Zvočni valovi, ki prodirajo iz enega medija v drugega, odstopajo od prvotne smeri, to pomeni, da se lomijo. Lomni kot je lahko večji ali manjši od vpadnega kota. Odvisno iz katerega medija prihaja zvok. Če je hitrost zvoka v drugem mediju večja, bo lomni kot večji od vpadnega kota in obratno.

Ko na poti naleti na oviro, se zvočni valovi odbijajo od nje po strogo določenem pravilu - odbojni kot enaka kotu padanje - s tem je povezan koncept odmeva. Če se zvok odbija od več površin na različnih razdaljah, pride do več odmevov.

Zvok se širi v obliki divergentnega sferičnega valovanja, ki zapolnjuje vedno večjo prostornino. Z večanjem razdalje oslabijo nihanja delcev medija in zvok se razprši. Znano je, da mora biti zvok koncentriran v dani smeri, če želimo povečati razdaljo prenosa. Ko želimo, na primer, biti slišani, položimo roke na usta ali uporabimo ustnik.

Difrakcija, to je upogibanje zvočnih žarkov, ima velik vpliv na obseg širjenja zvoka. Bolj ko je medij heterogen, bolj je zvočni žarek ukrivljen in posledično krajša je razdalja širjenja zvoka.

širjenje zvoka

Zvočni valovi lahko potujejo po zraku, plinih, tekočinah in trdne snovi. V brezzračnem prostoru valovi ne nastajajo. To lahko enostavno vidimo iz preprostega poskusa. Če električni zvonec postavimo pod nepredušni pokrov, iz katerega je odveden zrak, ne bomo slišali nobenega zvoka. Toda takoj, ko je pokrovček napolnjen z zrakom, se pojavi zvok.

Hitrost širjenja nihajnih gibanj od delca do delca je odvisna od medija. V starih časih so bojevniki naslanjali ušesa na tla in tako odkrili sovražnikovo konjenico veliko prej, kot se je pojavila na očeh. In slavni znanstvenik Leonardo da Vinci je v 15. stoletju zapisal: »Če, ko ste na morju, spustite luknjo cevi v vodo in drugi konec prislonite k ušesu, boste slišali hrup ladij, ki so zelo oddaljene od ti.”

Hitrost zvoka v zraku je v 17. stoletju prvič izmerila milanska akademija znanosti. Na enem od hribov so postavili top, na drugem pa opazovalnico. Čas je bil zabeležen tako v trenutku strela (z bliskavico) kot v trenutku sprejema zvoka. Iz razdalje med opazovalnico in topom ter časa nastanka signala hitrosti širjenja zvoka ni bilo več težko izračunati. Izkazalo se je, da je enako 330 metrov na sekundo.

V vodi so hitrost širjenja zvoka prvič izmerili leta 1827 na Ženevskem jezeru. Dva čolna sta bila drug od drugega na razdalji 13847 metrov. Na prvi je bil pod dnom obešen zvon, na drugi pa je bil v vodo spuščen preprost hidrofon (rog). Na prvem čolnu so ob udarcu zvona zažgali smodnik, na drugem opazovalcu pa je v trenutku bliska zagnal štoparico in začel čakati na zvočni signal zvona. . Izkazalo se je, da zvok v vodi potuje več kot 4-krat hitreje kot v zraku, tj. s hitrostjo 1450 metrov na sekundo.

Hitrost širjenja zvoka

Večja kot je elastičnost medija, večja je hitrost: v gumi 50, v zraku 330, v vodi 1450 in v jeklu - 5000 metrov na sekundo. Če bi mi, ki smo bili v Moskvi, lahko kričali tako glasno, da bi zvok dosegel Peterburg, bi nas tam slišali šele v pol ure, in če bi se zvok širil na enako razdaljo v jeklu, bi ga sprejeli v dveh minutah. .

Na hitrost širjenja zvoka vpliva stanje istega medija. Ko rečemo, da zvok v vodi potuje s hitrostjo 1450 metrov na sekundo, to nikakor ne pomeni, da v kateri koli vodi in pod kakršnimi koli pogoji. S povečanjem temperature in slanosti vode, pa tudi s povečanjem globine in posledično hidrostatični tlak hitrost zvoka se poveča. Ali vzemite jeklo. Tudi tu je hitrost zvoka odvisna tako od temperature kot od kvalitativne sestave jekla: več ogljika vsebuje, trše je, hitreje potuje zvok v njem.

Ko na svoji poti naleti na oviro, se zvočni valovi od nje strogo odbijajo določeno pravilo: Odbojni kot je enak vpadnemu kotu. Zvočni valovi, ki prihajajo iz zraka, se skoraj v celoti odbijajo navzgor od vodne gladine, zvočni valovi, ki prihajajo iz vira v vodi, pa se od nje odbijajo navzdol.

Zvočni valovi, ki prodirajo iz enega medija v drugega, odstopajo od svojega prvotnega položaja, tj. se lomijo. Lomni kot je lahko večji ali manjši od vpadnega kota. Odvisno je od medija, iz katerega zvok prodira. Če je hitrost zvoka v drugem mediju večja kot v prvem, bo lomni kot večji od vpadnega kota in obratno.

V zraku se zvočno valovanje širi v obliki divergentnega sferičnega valovanja, ki zapolnjuje vedno večjo prostornino, saj se tresljaji delcev, ki jih povzročajo viri zvoka, prenašajo na zračno maso. Z večanjem razdalje pa oslabijo nihanja delcev. Znano je, da mora biti zvok koncentriran v dani smeri, če želimo povečati razdaljo prenosa. Kadar želimo, da nas bolje slišijo, položimo dlani na usta ali uporabimo hupo. V tem primeru bo zvok manj oslabljen, zvočni valovi pa se bodo širili naprej.

Ko se debelina stene poveča, se sonar pri nizkih srednjih frekvencah poveča, vendar se "zahrbtna" resonanca naključja, ki povzroči zadušitev sonarja, začne pojavljati pri nižjih frekvencah in zajame njihovo širše območje.