Доповідь про звук (фізика)

Звуки оточують нас, мають різноманітні характеристики – колір, розмір, запах і т. д. Сприймаючи їх, людина пізнає навколишній світ. Роль звуків особлива – вони вторгаються в життя людини ще до народження і супроводжують все життя.

Як же народжується і поширюється звук, якими характеристиками він володіє?

Як народжуються звуки

У навколишньому нас життя ми часто зустрічаємося з механічними хвилями. Це хвилі на поверхні води від кинутого каменя, це сейсмічні хвилі в земній корі. Чітко видно хвиля, що біжить по гумовому шнуру, який лежить на столі при різкому піднятті і опусканні його вільного кінця. Іншими словами кажучи, хвиля, це коливання, що розповсюджується в будь-який пружною середовищі. Саме таку природу мають і навколишні нас звуки – шелест листя, гуркіт грому, музика, людська мова і т.д.

Будь-який звук впливає на мозок людини.

Попри всю різноманітність їх звучання, способи їх отримання однакові. Це коливання найрізноманітніших тел:

струн в гітарі та скрипці;
стовпа повітря в духових музичних інструментах;
голосових зв’язок у людини;
хвиль на воді від працюючих суднових двигунів і «переклички» підводних мешканців.
Різні звукові коливання.

Отже, звук це механічні хвилі, що поширюються в пружному середовищі. Звук, також як і колір, сам по собі не існує. Навколо нас безмовно подорожують згущення і розрядження повітря різних частот. Потрапляючи в наш слуховий апарат, вони трансформуються в різні звуки. Однак природа захистила нас від лавини звуків, виділивши з усього різноманіття частот лише невелику їх частину, доступну нашому слуху. Не всяке вібруючий тіло видає чутний звук. Джерелами звуку можуть бути фізичні тіла, вібруючі частотою від 16 до 20 000 Гц. Саме ці звукові частоти доступні нашому сприйняттю.

Чутні і нечутні звукові частоти.

Звукові хвилі з частотою меншою 16 Гц називаються інфразвуками, а більшою 20 кГц ультразвуками. І хоча інфразвуки розташовуються за порогом чутності, вони роблять сильний вплив на організм людини. Впливаючи на мозок, вони становлять небезпеку для його фізичного і психічного здоров’я.

Так, розроблене вченими звукове зброя не знищує противника, а змушує його покинути поле бою. Потужні генератори інфразвуку, направляючи своє випромінювання на агресивний натовп людей, служать засобом її стримування, змушуючи бігти з небезпечної зони.

Інфразвукові зброю.

Що стосується ультразвуку, його роль в житті людини позитивна. Особливо велике його значення в медицині. Він використовується в діагностиці, хірургії та як один з фізіотерапевтичних методів.

Основні характеристики звуку

Як і будь-яке фізичне явище, звук має низку характеристик: гучністю, висотою, тембром і швидкістю поширення.

Гучність звуку тим більше, чим більше амплітуда коливань тіла. Чим сильніше ми відтягни струну на гітарі, тим голосніше буде видаваний нею звук, а звукова хвиля, буде інтенсивніше впливати на барабанну перетинку.

Будова вуха.

Чутливість нашого слуху залежить від частоти звукового коливання. Тому серед звуків однакових амплітуд, найбільш гучним нам здадуться частоти від 1000 до 5000 Гц.

За одиницю гучності прийнятий бел – на честь винахідника телефону Олександра Белла. Однак практично використовують децибели. 1дБ = 0,1Б. Норма шуму в приміщенні не повинна перевищувати 30 дБ. Більш гучні звуки негативно діють на слух, і навіть можуть викликати больові відчуття. А гучність понад 180 дБ здатна викликати розрив барабанної перетинки. Ці норми стосуються як музичним звукам, так і до безладних шумів. У будь-якому разі не слід зловживати гучністю звуків, щоб не завдати шкоди собі та оточуючим.

Гучність.

Піднявши кришку рояля, ми побачимо ряд натягнутих струн різної довжини. Вони – то і створюють звук при натисканні на клавіші. Найкоротша струна народжує найвищий звук. Частота її коливань найбільша (понад 4 000 Гц). Найдовша струна обдарує нас густим, низьким звуком, частота її коливань всього 27 Гц. Тобто висота звуку залежить від частоти коливань джерела звуку.

Низькочастотні і високочастотні коливання.
Чим вона більше, тим вище видається звук. Високий, докучливий комариний писк не сплутати з низьким гудінням хрущів. І у комарів і у хрущів звук народжується за рахунок помахів крил. Тільки комар робить в секунду 500-600 помахів, а солідний хрущ всього 45.

І ось, нарешті, ми підібралися до поняття тембру звуку. Тембр голосу – це його звучання, та забарвлення, яка надає йому індивідуальність.

Тембр.

Тембр проявляється під час розмови і співу. Він визначається основним тоном і обертонами, т. Е. Додатковими звуками. Те, як звучить голос, визначається не тільки будовою голосового апарату, а й фізичним і емоційним станом людини.

Саме завдяки тембру ми розрізняємо звучання різних інструментів, навіть якщо вони грають одну і ту ж мелодію.

Чому ми не дізнаємося свій голос у записі

Якщо у вас стільниковий телефон з диктофоном, спробуйте записати кілька фраз, які ви вимовляєте звичайним тоном. А тепер послухайте … Ви, напевно, будете здивовані почутим голосом. Він немов належить не вам.

Звукові коливання можуть досягати нашого вуха двома різними способами: зовнішні звуки – музику, сторонню мова і запис власного голосу – доходять по повітрю. Вібрацію власних голосових зв’язок ми сприймаємо через кістки, тканини та міститься в них рідини (назвемо це «внутрішнім голосом»). При цьому всі частоти, властиві вашому тембру зазнають змін. Отже, коли ви чуєте запис власного голосу, він змінений у порівнянні з вашим «внутрішнім голосом».

Швидкість звуку

Звук може поширюватися лише в пружною середовищі. Його швидкість в повітрі була виміряна ще в XVII столітті. При температурі 20 ° с вона виявилася рівною дорівнює 343 м / с, а при 0 ° С – 331 м / с, т. Е. З пониженням температури вона зменшується, з підвищенням зростає. Впливає на швидкість звуку і вологість повітря. З її збільшенням швидкість звуку також збільшується. У вакуумі звук поширюватися не буде. Так що на Місяці через відсутність атмосфери астронавти можуть спілкуватися лише по рації. Однак через місячний грунт звукові коливання проходять добре і навіть мають час «післязвучання» близько 1 хвилини.

Швидкість звуку в воді дорівнює 1440 м / с (при 8 ° С). У твердих же тілах її значення перевищує цю швидкість.

Адже недарма в старовину під час під час військових дій спеціальні «слухачі», прикладаючи вухо до землі, стежили за наближенням ворожої кінноти і прислухалися – чи не веде ворог підкоп під фортечні стіни.

Наші далекі предки використовували звук і для передачі різних повідомлень на великі відстані. Наприклад, часті удари дзвону сповіщали про напад ворогів, про пожежу або про стихійне лихо.

А нам, що живуть в XXI столітті, звукові хвилі, як і раніше служать засобом пізнання, дозволяють насолоджуватися прекрасними поетичними рядками, слухати чарівну музику і просто спілкуватися з друзями.

...
ПОДІЛИТИСЯ:

Дивіться також:
Що таке софістика?