Звукові хвилі. Швидкість поширення звуку

 
 

Утворення звукових хвиль. Від 70 до 90 % інформації про навколишній світ людина отримує завдяки зору і близько 10 % — завдяки слуховим відчуттям. Вивчаючи розділ «Світлові явища», ми з’ясували, як людина бачить навколишній світ. З’ясуємо, що таке звук і як людина чує навколишній світ.

Як уже було згадано в попередньому параграфі, звук — це механічні хвилі, що поширю-

ються у пружному середовищі. В умовах вакууму, наприклад у космосі, звук не поширюється, тому що там відсутні частинки, які й розповсюджують звукові хвилі.

Звукова хвиля (або просто звук) виникає завдяки механічним коливанням різних тіл. Проте не будь-які механічні коливання створюють звук. Наприклад, розглянуті нами в попередньому параграфі коливання маятників не створюють звуку. Не створюватиме звуку й довга сталева лінійка, якщо вона коливатиметься, будучи закріпленою на штативі (мал. 170, а) або затиснутою на краю стола. Проте якщо вкоротити виступаючий кінець лінійки (мал. 170, б), то ми виявимо, що лінійка почне звучати. Справа тут ось в чому. Сталева лінійка, що коливається, стискає шар повітря, яке прилягає до одного з її боків, і водночас створює розрідження з іншого боку. Ці стиснення й розрідження чергуються та поширюються в обидва боки у вигляді повздовжньої хвилі. При цьому що коротшою є вільна (коливна) частина лінійки, то частіші будуть коливання. Якщо кількість коливань стає більшою за 16 разів за секунду (від 16 до 20 000 Гц), то такі коливання ми чуємо.



 

Звукові хвилі (звук) — це повздовжні механічні хвилі частотою від 16 до 20 000 Гц, що поширюються в пружному середовищі й сприймаються органами слуху людини.

Швидкість поширення звуку. Звукові хвилі, як і всі інші хвилі, поширюються з кінцевою швидкістю. Швидкість поширення звукових хвиль називається швидкістю звуку. Вам неодноразово доводилось помічати, що блискавку видно раніше, ніж чути гуркіт грому; спочатку видно спалах від пострілу, а через певний час чути й звук, тобто на поширення звукових коливань від джерела до ваших органів слуху потрібно більше часу, ніж на поширення світла.

Уявлення про скінченну величину швидкості звуку на основі спостереження за явищем луни та затримкою появи звуку після пострілу гармати сформувалося досить давно. Саме ці явища стали підґрунтям для перших спроб вимірювання швидкості звуку в повітрі. Декілька ретельно організованих дослідів з вимірювання швидкості звуку було проведено у Флорентійській академії досліду до 1660 р. Одержане значення швидкості звуку

залишалось еталоном для експериментаторів більш як століття. Слід відзначити, що ці вимірювання не враховували зміну ста-

ну атмосфери (температуру, тиск, вологість, швидкість вітру). Вивчення впливу цих факторів почалося лише в XIX ст. У 1822 р. за допомогою дослідів Франсуа Араго, Гаспар де Проні й Жозеф Гей-Люссак встановили, що в повітрі за температури 10 °С швидкість поширення звуку дорівнює


У воді швидкість поширення звуку є більшою, ніж у повітрі. Уперше її виміряли в 1827 р. на Женевському озері у Швейцарії. На одному човні запалювали порох і синхронно вдаряли в підводний дзвін. Другий човен був на відстані 14 км від першого. Звук уловлювали за допомогою опущеного у воду рупора. За різницею часу між спалахом світла (початком поширення звукової хвилі) й надходженням звукового сигналу визначали швидкість поширення звуку. За температури 8 °С швидкість поширення

звуку у воді дорівнює

Як бачимо, швидкість звуку залежить від середовища, у якому він поширюється, та від температури цього середовища.

У таблиці наведено швидкості поширення звукових хвиль у деяких середовищах.

У рідинах (за винятком води) з підвищенням температури швидкість поширення звуку зменшується, а в газах за незмінного тиску швидкість поширення звуку з підвищенням температури збільшується. Спробуйте самостійно пояснити, чому так відбувається.

Є матеріали, які погано проводять звук, оскільки коливання в них швидко загасають. Такі матеріали, як, наприклад, пористі панелі, пінопласт, використовують для звукоізоляції, тобто для захисту приміщень від проникнення в них сторонніх звуків.

Відбивання звукових хвиль. Ехолокація. Якщо поширюється в якому-небудь середовищі, то рано чи пізно вона дійде до межі цього середовища, за яким починається інше. Це інше середовище складається з інших частинок, і швидкість поширення звуку в ньому буде іншою. На такій межі спостерігається відбивання звукової хвилі (мал. 171) подібно до відбивання світла на межі повітря й дзеркала.

 

Відбивання відбувається тому, що коливання звукової хвилі передаються частинкам іншого середовища. Ці частинки самі стають джерелами нової (вторинної) звукової хвилі. Вторинна хвиля поширюється не тіль

ки в другому середовищі, а й у першому, звідки надійшла первинна хвиля. Це і є відбита хвиля.

На межі поділу двох середовищ звук не тільки відбивається, а й поглинається, проникаючи в інше середовище. Наприклад, оштукатурена стіна поглинає майже 8 % енергії звукових хвиль, а килим — 20 %.


З відбиванням звуку пов’язане відоме всім явище — луна. Воно полягає в тому, що звук від джерела доходить до деякої перешкоди (краю лісу, стіни, гори тощо), відбивається від неї й повертається до місця, де виникли звукові коливання. Якщо первинний і відбитий звуки доходять до слухача не одночасно, то він чує звук двічі. Бувають випадки, коли звук відбивається кілька разів, тоді й почути його можна кілька разів (наприклад, гуркіт грому).

Відбивання звукових хвиль має широке практичне використання в природі й техніці. Так, виявлення об’єктів за відбитими звуковими хвилями є основою ехолокації (мал. 172).

Тварини (кажани, кити та дельфіни) використовують ехолокацію для навігації й полювання. Ехолокацію вони здійснюють таким чином: тварина періодично подає звукові сигнали і сприймає вухами відбиті хвилі (луну). Потім ця інформація інтерпретується мозком, утворюючи уявний образ довкілля.

Подібний метод орієнтації у просторі застосовують й люди із вадами зору. Вони роблять це, видаючи звуки: ротом, ногою або тростиною. Іншими словами, людина, видаючи звуки, навчається, або точніше сказати, розвиває в собі здатність приймати луну від предметів, і робить це з достатньою точністю. Люди із вадами зору здатні отримувати уявний образ світу за відбитими звуками, які чують!

Формуємо КОМПЕТЕНТНІСТЬ

Я поміркую й зможу пояснити

1. Які коливання називають звуковими? Які тіла можуть бути джерелом звуку?

2. Якщо помахати рукою в повітрі, то від її поверхні в обидві сторони поширюватимуться механічні хвилі. Чому ми їх не чуємо?

3. Чи можна почути на Землі гуркіт від падіння метеориту на поверхню Місяця? Поясніть.

4. Від чого залежить швидкість поширення звукових коливань?

5. Яке фізичне явище називають луною? У чому полягає суть ехолокації? Наведіть приклади застосування ехолокації.

Я можу застосовувати знання й розв'язувати задачі

Вправа 16

1.

На відстані 1068 м від спостерігача вдаряють молотком по сталевій рейці. Спостерігач, приклавши вухо до рейки, почув звук на 3 с раніше, ніж він дійшов до нього через повітря. Визначте швидкість поширення звуку в сталі, якщо швидкість поширення звуку в повітрі становить 340 м/с.

2.

З якою швидкістю летить куля, якщо до мішені вона долітає у 2 рази швидше, ніж долине звук пострілу? Швидкість поширення звуку в повітрі прийняти такою, що дорівнює 340 м/с.

3.

Під час грози ви почули гуркіт грому через 8 с після спалаху блискавки. Чи можете ви за цими даними визначити, на якій відстані від вас іде гроза? Швидкість поширення звуку в повітрі прийняти такою, що дорівнює 340 м/с.

4.

Перебуваючи в місці, де можна отримати луну, ви зафіксували, що ваш вигук «ау» повертається до вас через секунду. Як далеко ви перебуваєте від перешкоди, що відбиває ваш вигук?

5.

Як відомо, і повітря, і скло добре поширюють звук. У чому ж секрет шумозахисних скпопакетів?

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Популярне з Фізики за 9 клас

Добавити коментар

Автору дуже потрібно знати, чи Вам допоміг даний матеріал?!

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
оновити, якщо не видно коду

Коментарів 0


Ми створили сайт TEXTBOOKS з метою розміщення матеріалів (шкільних підручників) Міністерства Освіти України, для покращення освітнього процесу учнів у школах та вузах України.
Онлайн перегляд шкільного матеріалу допоможе Вам знайти якісну відповідь на поставлені питання вчителя.
Використовуйте Наш ресур для підготовки до ЗНО 2021, адже у нас присутні підготовчі курси з математики, української мови та літератури, англіської мови та історії України.