Gdje se zvuk brže širi u vodi? Školska enciklopedija. Biološki efekti gasova na ljudski organizam

Prenos zvuka

Nemojte misliti da se zvuk prenosi samo zrakom. Može proći kroz druge supstance - gasovite, tečne, čak i čvrste. U vodi zvuk putuje više od četiri puta brže nego u zraku.

Ako sumnjate da se zvuk može prenijeti kroz vodu, pitajte radnike koji moraju posjetiti podvodne građevine: oni će vam potvrditi da se zvukovi s obale mogu jasno čuti pod vodom.

A od ribara ćete naučiti da se riba razbacuje i na najmanju sumnjivu buku na obali.

Naučnici su prije 200 godina precizno izmjerili koliko brzo zvuk putuje pod vodom. To je urađeno na jednom od švajcarskih jezera - Ženevi. Dva fizičara ušla su u čamce i odvezla se oko tri kilometra jedan od drugog. Sa boka jednog čamca ispod vode je visilo zvono koje se moglo udarati čekićem sa dugom drškom. Ova ručka je bila povezana sa uređajem za paljenje baruta u malom minobacačima postavljenom na pramcu čamca: u isto vrijeme kada je zvono udareno, barut je planuo, a blistav bljesak je bio vidljiv daleko unaokolo. Ovaj bljesak je, naravno, mogao vidjeti fizičar koji je sjedio u drugom čamcu i slušao zvuk zvona kroz cijev spuštenu pod vodu. Po kašnjenju zvuka u poređenju sa bljeskom, utvrđeno je koliko sekundi je zvuk prolazio kroz vodu od jednog broda do drugog. Kroz takve eksperimente otkriveno je da zvuk putuje u vodi brzinom od oko 1440 m u sekundi.

Tvrdi elastični materijali, poput livenog gvožđa, drveta, kostiju, prenose zvuk još bolje i brže. Prislonite uvo na kraj dugačke drvene grede ili balvana i zamolite prijatelja da udari štapom u suprotni kraj, čut ćete grmljavi zvuk udara koji se prenosi cijelom dužinom grede. Ako je okolina dovoljno tiha i nikakva strana buka ne ometa, možete čak čuti i otkucavanje sata postavljenog na suprotnom kraju kroz snop. Zvuk se također dobro prenosi kroz željezne šine ili grede, kroz cijevi od lijevanog željeza i kroz tlo. Prislonivši uho na zemlju, možete čuti gaženje konjskih nogu mnogo prije nego što dođe kroz zrak; a iz tako udaljenih pušaka čuju se na taj način zvuci topovskih pucnji, čija se graja uopšte ne čuje u vazduhu. Elastični čvrsti materijali tako dobro prenose zvuk; meka tkiva, labavi, neelastični materijali jako slabo prenose zvuk - "apsorbiraju" ga. Zbog toga kače debele zavjese na vrata ako žele spriječiti da zvuk dopre do susjedne sobe. Tepisi, tapacirani namještaj i odjeća utiču na zvuk na sličan način.

Ovaj tekst je uvodni fragment. Iz knjige Najnovija knjiga činjenica. Tom 3 [Fizika, hemija i tehnologija. Istorija i arheologija. razno] autor Kondrašov Anatolij Pavlovič

Iz knjige Fizika na svakom koraku autor Perelman Jakov Isidorovič

Brzina zvuka Jeste li ikada gledali drvosječu kako siječe drvo iz daljine? Ili ste možda gledali stolara kako radi u daljini i zabija eksere? Možda ste primijetili vrlo čudnu stvar: udarac se ne dešava kada se sjekira zaleti u drvo ili

Iz knjige Pokret. Toplota autor Kitaygorodsky Aleksandar Isaakovič

Snaga zvuka Kako zvuk slabi s rastojanjem? Fizičar će vam reći da zvuk opada „obrnuto kao kvadrat udaljenosti“. To znači sljedeće: da bi se zvuk zvona čuo na trostrukoj udaljenosti jednako glasno kao na jednoj udaljenosti, potrebno je istovremeno

Iz knjige NIKOLA TESLA. PREDAVANJA. ČLANCI. od Tesla Nikole

Brzina zvuka Nema potrebe da se plašite grmljavine nakon što je munja bljesnula. Verovatno ste čuli za ovo. I zašto? Činjenica je da svjetlost putuje neuporedivo brže od zvuka - gotovo trenutno. Grmljavina i munja se javljaju u istom trenutku, ali vidimo munje unutra

Iz knjige Za mlade fizičare [Eksperimenti i zabava] autor Perelman Jakov Isidorovič

Zvučni tembar Videli ste kako se gitara podešava - žica se navlači na klinove. Ako se odabere dužina žice i stepen napetosti, tada će žica proizvesti vrlo specifičan ton kada se dodirne. Ako, međutim, slušate zvuk žice dodirujući je na različitim mjestima -

Iz knjige O čemu govori svjetlost autor Suvorov Sergej Georgijevič

Zvučna energija Sve čestice zraka koje okružuju tijelo koje sondira su u stanju vibracije. Kao što smo saznali u poglavlju V, materijalna tačka koja osciluje po zakonu sinusa ima određenu i konstantnu ukupnu energiju.Kada oscilirajuća tačka prođe poziciju

Iz knjige Kako razumjeti složene zakone fizike. 100 jednostavnih i zabavnih eksperimenata za djecu i njihove roditelje autor Dmitriev Aleksandar Stanislavovič

Slabljenje zvuka sa rastojanjem Sa sondažnog instrumenta, zvučni talas se širi, naravno, u svim pravcima.Pocrtajmo mentalno dve sfere različitih radijusa u blizini izvora zvuka. Naravno, zvučna energija koja prolazi kroz prvu sferu proći će i kroz drugu sfernu

Iz knjige Interstellar: nauka iza kulisa autor Thorne Kip Stephen

Refleksija zvuka U ovom odeljku ćemo pretpostaviti da je talasna dužina zvučnog talasa dovoljno mala i da, stoga, zvuk putuje duž zraka. Šta se događa kada takav zvučni snop padne iz zraka na čvrstu površinu? Jasno je da u ovom slučaju postoji refleksija

Iz knjige autora

OTKRIĆE NEOČEKIVANIH SVOJSTVA ATMOSFERE - ČUDNI EKSPERIMENTI - PRIJENOS ELEKTRIČNE ENERGIJE KROZ JEDNU ŽICU BEZ POVRATA - PRIJENOS KROZ ZEMLJU BEZ ŽICA razlog je taj što je do prijenosa električne energije UOPŠTE došao drugi od ovih

Iz knjige autora

PRENOS ELEKTRIČNE ENERGIJE BEZ ŽICE* Krajem 1898. godine, sistematska istraživanja koja su vođena dugi niz godina radi poboljšanja metoda prenosa električne energije kroz prirodni medij dovela su me do razumijevanja tri važne potrebe; Prvo -

Iz knjige autora

Iz knjige autora

Prijenos zvuka preko radio generatora cijevi, čiji je dijagram prikazan na sl. 24, generiše radio emisije sa nepromenjenim parametrima. Napravimo mu mali dodatak: spojite ga na strujni krug koji indukcijom dovodi napon na mrežu elektronske cijevi

Iz knjige autora

48 Prijenos energije kroz materiju Za eksperiment nam je potrebno: desetak kovanica rublja. Već smo se susreli sa različitim talasima. Evo još jednog starog eksperimenta koji izgleda prilično smiješno i pokazuje kako val prolazi kroz predmet. Uzmimo sitniš - kovanice, na primjer

Iz knjige autora

30. Prenošenje poruka u prošlost Skup pravila za gledaoca Čak i prije nego što je Christopher Nolan režirao Interstellar i preradio scenario, njegov brat Jonah mi je rekao o skupu pravila za održavanje naučnofantastičnog filma na pravom nivou.

Iz knjige autora

Poglavlje 30. Prenošenje poruka u prošlost Kako moderni fizičari zamišljaju putovanje unazad kroz vrijeme u četiri prostorno-vremenske dimenzije bez gomile, pogledajte posljednje poglavlje knjige “Crne rupe i vremenski nabori” [Thorne 2009], pogl.

Iz knjige autora

Poglavlje 30. Prenošenje poruka u prošlost U masi, kao iu našoj brani, pozicije u prostor-vremenu u kojima se poruke mogu prenositi i bilo šta pomerati ograničene su zakonom koji kaže: ništa se ne može kretati brže od svetlosti . Učiti

Zvukove opažamo na udaljenosti od njihovih izvora. Obično zvuk do nas dopire kroz vazduh. Vazduh je elastični medij koji prenosi zvuk.

Ako se medij za prijenos zvuka ukloni između izvora i prijemnika, zvuk se neće širiti i stoga ga prijemnik neće percipirati. Pokažimo ovo eksperimentalno.

Postavimo budilnik ispod zvona vazdušne pumpe (Sl. 80). Sve dok u zvonu ima vazduha, zvuk zvona se može čuti jasno. Kako se vazduh ispumpava ispod zvona, zvuk postepeno slabi i konačno postaje nečujan. Bez medija za prenos, vibracije zvona ne mogu da putuju, a zvuk ne dopire do našeg uha. Pustimo zrak ispod zvona i ponovo čujemo zvonjavu.

Rice. 80. Eksperiment koji dokazuje da se zvuk ne širi u prostoru gdje nema materijalnog medija

Elastične supstance dobro provode zvukove, kao što su metali, drvo, tečnosti i gasovi.

Stavimo džepni sat na jedan kraj drvene daske i pređimo na drugi kraj. Prislonivši uho na ploču, možete čuti otkucaje sata.

Zavežite kanap za metalnu kašiku. Stavite kraj uzice na uho. Kada udarite kašikom, čućete jak zvuk. Čut ćemo još jači zvuk ako žicu zamijenimo žicom.

Meka i porozna tijela su loši provodnici zvuka. Kako bi zaštitili bilo koju prostoriju od prodora stranih zvukova, zidovi, pod i strop obloženi su slojevima materijala koji apsorbiraju zvuk. Kao međuslojevi koriste se filc, prešana pluta, porozno kamenje i razni sintetički materijali (na primjer, polistirenska pjena) napravljeni od pjenastih polimera. Zvuk u takvim slojevima brzo nestaje.

Tečnosti dobro provode zvuk. Ribe, na primjer, dobro čuju korake i glasove na obali; to je poznato iskusnim ribarima.

Dakle, zvuk se širi u bilo kojem elastičnom mediju - čvrstom, tekućem i plinovitom, ali se ne može širiti u prostoru gdje nema tvari.

Oscilacije izvora stvaraju elastični talas zvučne frekvencije u svom okruženju. Talas, koji stiže do uha, utiče na bubnu opnu, uzrokujući da ona vibrira na frekvenciji koja odgovara frekvenciji izvora zvuka. Vibracije bubne opne se prenose kroz okularni sistem do završetaka slušnog živca, iritiraju ih i time izazivaju osjećaj zvuka.

Podsjetimo da u plinovima i tekućinama mogu postojati samo longitudinalni elastični valovi. Zvuk u zraku, na primjer, prenosi se uzdužnim valovima, odnosno naizmjeničnim kondenzacijama i razrjeđivanjem zraka koji dolazi iz izvora zvuka.

Zvučni talas, kao i svaki drugi mehanički talas, ne širi se u svemiru trenutno, već određenom brzinom. To možete provjeriti, na primjer, gledajući pucnjavu iz daljine. Prvo vidimo vatru i dim, a onda nakon nekog vremena čujemo zvuk pucnja. Dim se pojavljuje u isto vrijeme kada se javlja prva zvučna vibracija. Mjerenjem vremenskog intervala t između trenutka pojave zvuka (trenutka kada se pojavi dim) i trenutka kada stigne do uha, možemo odrediti brzinu širenja zvuka:

Mjerenja pokazuju da je brzina zvuka u zraku pri 0 °C i normalnom atmosferskom pritisku 332 m/s.

Što je temperatura viša, to je veća brzina zvuka u gasovima. Na primjer, na 20 °C brzina zvuka u zraku je 343 m/s, na 60 °C - 366 m/s, na 100 °C - 387 m/s. To se objašnjava činjenicom da se s povećanjem temperature povećava elastičnost plinova, a što su veće elastične sile koje nastaju u mediju tijekom njegove deformacije, to je veća pokretljivost čestica i brže se vibracije prenose s jedne točke na drugu.

Brzina zvuka ovisi i o svojstvima medija u kojem zvuk putuje. Na primjer, na 0 °C brzina zvuka u vodoniku je 1284 m/s, a u ugljičnom dioksidu - 259 m/s, jer su molekuli vodonika manje masivni i manje inertni.

Danas se brzina zvuka može mjeriti u bilo kojem okruženju.

Molekuli u tekućinama i čvrstim tvarima su bliži jedan drugome i jače međusobno djeluju od molekula plina. Stoga je brzina zvuka u tekućim i čvrstim medijima veća nego u plinovitim medijima.

Kako je zvuk val, za određivanje brzine zvuka, osim formule V = s/t, možete koristiti formule koje poznajete: V = λ/T i V = vλ. Prilikom rješavanja zadataka, obično se smatra da je brzina zvuka u zraku 340 m/s.

Pitanja

  1. Koja je svrha eksperimenta prikazanog na slici 80? Opišite kako se ovaj eksperiment izvodi i koji zaključak iz njega proizlazi.
  2. Može li zvuk da putuje u gasovima, tečnostima i čvrstim materijama? Potkrepite svoje odgovore primjerima.
  3. Koja tijela bolje provode zvuk - elastična ili porozna? Navedite primjere elastičnih i poroznih tijela.
  4. Kakav se talas - uzdužni ili poprečni - širi zvuk u vazduhu? u vodi?
  5. Navedite primjer koji pokazuje da zvučni val ne putuje trenutno, već određenom brzinom.

Vježba 30

  1. Može li se na Zemlji čuti zvuk ogromne eksplozije na Mjesecu? Obrazložite svoj odgovor.
  2. Ako za svaki kraj konca zavežete po jednu polovinu posude za sapun, onda pomoću takvog telefona možete čak i razgovarati šapatom u različitim prostorijama. Objasnite fenomen.
  3. Odredite brzinu zvuka u vodi ako izvor koji oscilira s periodom od 0,002 s pobuđuje valove u vodi dužine 2,9 m.
  4. Odredite talasnu dužinu zvučnog talasa frekvencije 725 Hz u vazduhu, vodi i staklu.
  5. Jedan kraj duge metalne cijevi udaren je jednom čekićem. Hoće li se zvuk od udara proširiti na drugi kraj cijevi kroz metal; kroz vazduh unutar cevi? Koliko će udaraca čuti osoba koja stoji na drugom kraju cijevi?
  6. Posmatrač koji je stajao blizu pravog dijela željezničke pruge vidio je paru iznad zvižduka parne lokomotive koja je trčala u daljini. 2 sekunde nakon što se pojavila para, čuo je zvuk zvižduka, a nakon 34 sekunde lokomotiva je prošla pored posmatrača. Odredite brzinu lokomotive.

Zvuk putuje kroz zvučne talase. Ovi talasi putuju ne samo kroz gasove i tečnosti, već i kroz čvrsta tela. Djelovanje bilo kojeg valova sastoji se uglavnom u prijenosu energije. U slučaju zvuka, prijenos ima oblik sitnih pokreta na molekularnom nivou.

U plinovima i tekućinama zvučni val pomiče molekule u smjeru njihovog kretanja, odnosno u smjeru valne dužine. U čvrstim tijelima, zvučne vibracije molekula također se mogu javiti u smjeru okomitom na val.

Zvučni valovi putuju od svojih izvora u svim smjerovima, kao što je prikazano na slici desno, koja prikazuje metalno zvono koje se povremeno sudara sa svojim jezikom. Ovi mehanički sudari uzrokuju vibriranje zvona. Energija vibracija se prenosi na molekule okolnog zraka, te se isti potiskuju od zvona. Kao rezultat, povećava se pritisak u sloju zraka pored zvona, koji se zatim širi u valovima u svim smjerovima od izvora.

Brzina zvuka je nezavisna od jačine ili tona. Svi zvuci radija u prostoriji, glasni ili tihi, visoki ili niski, dopiru do slušaoca u isto vrijeme.

Brzina zvuka ovisi o vrsti medija u kojem putuje i njegovoj temperaturi. U plinovima, zvučni valovi putuju sporo jer njihova rijetka molekularna struktura pruža mali otpor kompresiji. U tečnostima brzina zvuka raste, a u čvrstim materijama postaje još brža, kao što je prikazano na donjem dijagramu u metrima u sekundi (m/s).

Wave path

Zvučni valovi putuju kroz zrak na način sličan onom prikazanom na dijagramima desno. Valni frontovi se kreću od izvora na određenoj udaljenosti jedan od drugog, određenom frekvencijom vibracija zvona. Frekvencija zvučnog talasa se određuje prebrojavanjem broja talasnih frontova koji prolaze kroz datu tačku u jedinici vremena.

Front zvučnog talasa se udaljava od vibrirajućeg zvona.

U ravnomjerno zagrijanom zraku, zvuk putuje konstantnom brzinom.

Drugi front prati prvi na udaljenosti jednakoj talasnoj dužini.

Intenzitet zvuka je najveći u blizini izvora.

Grafički prikaz nevidljivog talasa

Zvučno sondiranje dubina

Sonarni snop zvučnih talasa lako prolazi kroz okeansku vodu. Princip sonara se zasniva na činjenici da se zvučni talasi reflektuju od okeanskog dna; Ovaj uređaj se obično koristi za određivanje karakteristika podvodnog terena.

Elastični čvrsti materijali

Zvuk putuje u drvenoj ploči. Molekuli većine čvrstih tijela vezani su u elastičnu prostornu rešetku, koja je slabo komprimirana i istovremeno ubrzava prolazak zvučnih valova.

Osnovni zakoni širenja zvuka uključuju zakone njegovog odraza i prelamanja na granicama različitih medija, kao i difrakciju zvuka i njegovo raspršivanje u prisustvu prepreka i nehomogenosti u mediju i na međuprostorima između medija.

Na opseg širenja zvuka utiče faktor apsorpcije zvuka, odnosno nepovratan prelazak energije zvučnog talasa u druge vrste energije, posebno u toplotu. Važan faktor je i pravac zračenja i brzina širenja zvuka, koja zavisi od sredine i njenog specifičnog stanja.

Iz izvora zvuka, akustični valovi se šire u svim smjerovima. Ako zvučni val prođe kroz relativno malu rupu, onda se širi u svim smjerovima i ne putuje u usmjerenom snopu. Na primjer, ulični zvuci koji prodiru kroz otvoren prozor u prostoriju čuju se na svim mjestima, a ne samo nasuprot prozora.

Priroda širenja zvučnih talasa u blizini prepreke zavisi od odnosa između veličine prepreke i talasne dužine. Ako je veličina prepreke mala u odnosu na valnu dužinu, tada val teče oko ove prepreke, šireći se u svim smjerovima.

Zvučni valovi, prodirući iz jednog medija u drugi, odstupaju od prvobitnog smjera, odnosno prelamaju se. Ugao prelamanja može biti veći ili manji od upadnog ugla. Zavisi od toga u koji medij zvuk prodire. Ako je brzina zvuka u drugom mediju veća, tada će ugao prelamanja biti veći od upadnog ugla, i obrnuto.

Prilikom susreta s preprekom na svom putu, zvučni valovi se odbijaju od nje prema strogo definiranom pravilu - ugao refleksije je jednak kutu upada - s tim je povezan koncept eha. Ako se zvuk reflektira od nekoliko površina na različitim udaljenostima, javlja se više odjeka.

Zvuk putuje u obliku divergentnog sfernog talasa koji ispunjava sve veći volumen. Kako se udaljenost povećava, vibracije čestica medija slabe i zvuk se raspršuje. Poznato je da za povećanje dometa prijenosa zvuk mora biti koncentrisan u datom smjeru. Kada želimo, na primjer, da nas čujemo, stavljamo dlanove na usta ili koristimo megafon.

Difrakcija, odnosno savijanje zvučnih zraka, ima veliki uticaj na opseg širenja zvuka. Što je medij heterogeniji, to je zvučni snop više savijen i, shodno tome, kraći je raspon širenja zvuka.

Širenje zvuka

Zvučni talasi mogu da putuju u vazduhu, gasovima, tečnostima i čvrstim materijama. Talasi ne nastaju u bezzračnom prostoru. Ovo je lako provjeriti iz jednostavnog iskustva. Ako se električno zvono stavi ispod hermetički zatvorene kapice iz koje je evakuisan vazduh, nećemo čuti nikakav zvuk. Ali čim se poklopac napuni zrakom, začuje se zvuk.

Brzina širenja oscilatornih kretanja od čestice do čestice zavisi od sredine. U davna vremena, ratnici su prislanjali uši na zemlju i tako otkrili neprijateljsku konjicu mnogo ranije nego što se činilo na vidiku. A čuveni naučnik Leonardo da Vinči napisao je u 15. veku: „Ako, dok ste na moru, spustite rupu cevi u vodu i prislonite joj drugi kraj na uvo, čućete veoma buku brodova. udaljeno od tebe.”

Brzinu zvuka u vazduhu prvi put je izmerila Milanska akademija nauka u 17. veku. Na jednom brdu postavljen je top, a na drugom osmatračnica. Vrijeme je zabilježeno i u trenutku snimanja (bljeskom) i u trenutku prijema zvuka. Na osnovu udaljenosti između tačke posmatranja i topa i vremena nastanka signala, brzinu širenja zvuka više nije bilo teško izračunati. Ispostavilo se da je jednako 330 metara u sekundi.

Brzina zvuka u vodi prvi put je izmjerena 1827. godine na Ženevskom jezeru. Dva čamca su se nalazila 13.847 metara jedan od drugog. Na prvom je ispod dna okačeno zvono, a na drugom je u vodu spušten običan hidrofon (rog). Na prvom čamcu barut je zapaljen u isto vrijeme kada je udareno zvono, a na drugom je posmatrač pokrenuo štopericu u trenutku bljeska i počeo čekati da stigne zvučni signal sa zvona. Ispostavilo se da zvuk putuje više od 4 puta brže u vodi nego u vazduhu, tj. pri brzini od 1450 metara u sekundi.

Brzina zvuka

Što je veća elastičnost medija, to je veća brzina: u gumi 50, u zraku 330, u vodi 1450, a u čeliku - 5000 metara u sekundi. Kada bismo mi, koji smo bili u Moskvi, mogli vikati tako glasno da bi zvuk stigao do Sankt Peterburga, onda bismo se tamo čuli tek nakon pola sata, a ako bi se zvuk širio na istoj udaljenosti u čeliku, onda bi ga primili za dva minuta.

Na brzinu širenja zvuka utiče stanje istog medija. Kada kažemo da zvuk putuje u vodi brzinom od 1450 metara u sekundi, to ne znači da u bilo kojoj vodi i pod bilo kojim uslovima. Sa povećanjem temperature i saliniteta vode, kao i sa povećanjem dubine, a samim tim i hidrostatskog pritiska, brzina zvuka raste. Ili uzmimo čelik. I ovdje brzina zvuka ovisi i o temperaturi i o kvalitativnom sastavu čelika: što više ugljika sadrži, to je tvrđi i zvuk brže putuje u njemu.

Kada na svom putu naiđu na prepreku, zvučni valovi se odbijaju od nje prema strogo definiranom pravilu: ugao refleksije jednak je upadnom kutu. Zvučni valovi koji dolaze iz zraka će se gotovo potpuno reflektirati prema gore od površine vode, a zvučni valovi koji dolaze iz izvora koji se nalazi u vodi će se reflektirati prema dolje od nje.

Zvučni talasi, prodirući iz jednog medija u drugi, odstupaju od svog prvobitnog položaja, tj. prelomljena. Ugao prelamanja može biti veći ili manji od upadnog ugla. Zavisi u koji medij zvuk prodire. Ako je brzina zvuka u drugom mediju veća nego u prvom, tada će ugao prelamanja biti veći od upadnog ugla i obrnuto.

U zraku se zvučni valovi šire u obliku divergentnog sfernog vala, koji ispunjava sve veći volumen, jer se vibracije čestica uzrokovane izvorima zvuka prenose na zračnu masu. Međutim, kako se udaljenost povećava, vibracije čestica slabe. Poznato je da za povećanje dometa prijenosa zvuk mora biti koncentrisan u datom smjeru. Kada želimo da nas bolje čujemo, stavljamo dlanove na usta ili koristimo megafon. U tom slučaju, zvuk će biti manje prigušen, a zvučni valovi će dalje putovati.

Kako se debljina zida povećava, povećava se i lokacija zvuka na niskim srednjim frekvencijama, ali "podmukla" koincidencija rezonancija, koja uzrokuje gušenje zvučne lokacije, počinje se manifestirati na nižim frekvencijama i pokriva šire područje.

Ako zvučni val ne naiđe na prepreke na svom putu, širi se ravnomjerno u svim smjerovima. Ali ne postaje svaka prepreka za nju barijera.

Nakon što na svom putu naiđe na prepreku, zvuk se može saviti oko nje, reflektirati, prelamati ili apsorbirati.

Difrakcija zvuka

Možemo razgovarati sa osobom koja stoji iza ugla zgrade, iza drveta ili iza ograde, iako je ne vidimo. Čujemo ga jer se zvuk može savijati oko ovih objekata i prodrijeti u područje iza njih.

Sposobnost vala da se savije oko prepreke naziva se difrakcija .

Difrakcija nastaje kada talasna dužina zvuka prelazi veličinu prepreke. Zvučni talasi niske frekvencije su prilično dugi. Na primjer, na frekvenciji od 100 Hz ona je jednaka 3,37 m. Kako se frekvencija smanjuje, dužina postaje još veća. Zbog toga se zvučni val lako savija oko objekata sličnih njemu. Drveće u parku uopšte ne ometa naš sluh zvuka, jer su prečnici njihovih stabala mnogo manji od dužine zvučnog talasa.

Zahvaljujući difrakciji, zvučni valovi prodiru kroz pukotine i rupe na prepreci i šire se iza njih.

Postavimo ravan ekran sa rupom na putu zvučnog talasa.

U slučaju kada je talasna dužina zvuka ƛ mnogo veći od prečnika rupe D , ili su ove vrijednosti približno jednake, tada će iza rupe zvuk doći do svih tačaka u području koje je iza ekrana (područje sjene zvuka). Prednja strana odlazećeg talasa će izgledati kao hemisfera.

Ako ƛ je samo nešto manji od promjera proreza, tada se glavni dio vala širi ravno, a mali dio lagano divergira u stranu. I u slučaju kada ƛ mnogo manje D , cijeli će val ići u smjeru naprijed.

Zvučna refleksija

Ako zvučni talas udari u interfejs između dva medija, moguće su različite opcije za njegovo dalje širenje. Zvuk se može reflektovati od sučelja, može se kretati u drugi medij bez promjene smjera ili se može prelamati, odnosno kretati, mijenjajući svoj smjer.

Pretpostavimo da se na putu zvučnog vala pojavi prepreka, čija je veličina mnogo veća od valne dužine, na primjer, strma litica. Kako će se ponašati zvuk? Pošto ne može zaobići ovu prepreku, ona će se reflektovati od nje. Iza prepreka je zona akustične sjene .

Zvuk koji se odbija od prepreke naziva se echo .

Priroda refleksije zvučnog talasa može biti različita. Zavisi od oblika reflektirajuće površine.

Refleksija naziva se promjena smjera zvučnog vala na međuprostoru između dva različita medija. Kada se reflektuje, val se vraća u medij iz kojeg je došao.

Ako je površina ravna, zvuk se odbija od nje na isti način kao što se zrak svjetlosti reflektira u ogledalu.

Zvučni zraci reflektirani od konkavne površine fokusirani su u jednoj tački.

Konveksna površina raspršuje zvuk.

Efekat disperzije daju konveksni stubovi, velike lajsne, lusteri itd.

Zvuk ne prelazi iz jednog medija u drugi, ali se reflektuje od njega ako se gustine medija značajno razlikuju. Dakle, zvuk koji se pojavljuje u vodi ne prenosi se u zrak. Odbijen od interfejsa, ostaje u vodi. Osoba koja stoji na obali rijeke neće čuti ovaj zvuk. Ovo se objašnjava velikom razlikom u valnim impedancijama vode i zraka. U akustici je valna impedancija jednaka proizvodu gustine medija i brzine zvuka u njemu. Budući da je valni otpor plinova znatno manji od valnog otpora tekućina i čvrstih tijela, kada zvučni val udari u granicu zraka i vode, on se reflektira.

Ribe u vodi ne čuju zvuk koji se pojavljuje iznad površine vode, ali mogu jasno razlikovati zvuk čiji je izvor tijelo koje vibrira u vodi.

Refrakcija zvuka

Promjena smjera širenja zvuka naziva se refrakcija . Ovaj fenomen nastaje kada zvuk putuje iz jednog medija u drugi, a njegova brzina širenja u tim sredinama je različita.

Omjer sinusa upadnog ugla i sinusa ugla refleksije jednak je omjeru brzina prostiranja zvuka u mediju.

Gdje i - upadni ugao,

r – ugao refleksije,

v 1 – brzina širenja zvuka u prvom mediju,

v 2 – brzina širenja zvuka u drugom mediju,

n - indeks prelamanja.

Refrakcija zvuka se naziva refrakcija .

Ako zvučni val ne pada okomito na površinu, već pod uglom drugačijim od 90°, tada će prelomljeni val odstupiti od smjera upadnog vala.

Refrakcija zvuka se može posmatrati ne samo na međuprostoru između medija. Zvučni valovi mogu promijeniti svoj smjer u heterogenom mediju - atmosferi, okeanu.

U atmosferi prelamanje zraka je uzrokovano promjenama temperature zraka, brzine i smjera kretanja zračnih masa. A u okeanu se pojavljuje zbog heterogenosti svojstava vode - različitog hidrostatskog pritiska na različitim dubinama, različitih temperatura i različitog saliniteta.

Apsorpcija zvuka

Kada zvučni val naiđe na površinu, dio njegove energije se apsorbira. A koliko energije medij može apsorbirati može se odrediti poznavanjem koeficijenta apsorpcije zvuka. Ovaj koeficijent pokazuje koliko energije zvučnih vibracija apsorbuje 1 m2 prepreke. Ima vrijednost od 0 do 1.

Jedinica mjere za apsorpciju zvuka se zove sabin . Ime je dobio po američkom fizičaru Wallace Clement Sabin, osnivač arhitektonske akustike. 1 sabin je energija koju apsorbuje 1 m 2 površine, čiji je koeficijent apsorpcije 1. To jest, takva površina mora apsorbovati apsolutno svu energiju zvučnog talasa.

Reverberacija

Wallace Sabin

Svojstvo materijala da apsorbuje zvuk široko se koristi u arhitekturi. Proučavajući akustiku predavaonice, koja je dio Muzeja Fogg, Wallace Clement Sabin je zaključio da postoji veza između veličine sale, akustičkih uvjeta, vrste i površine materijala koji apsorbiraju zvuk i vrijeme odjeka .

Reverberacija nazivaju proces refleksije zvučnog vala od prepreka i njegovo postepeno slabljenje nakon što se izvor zvuka isključi. U zatvorenom prostoru, zvuk se može više puta reflektovati od zidova i predmeta. Kao rezultat toga, pojavljuju se različiti eho signali, od kojih svaki zvuči kao zasebno. Ovaj efekat se zove efekat odjeka .

Najvažnija karakteristika prostorije je vrijeme odjeka , što je Sabin unio i izračunao.

Gdje V – zapremina prostorije,

A – opšta apsorpcija zvuka.

Gdje a i – koeficijent apsorpcije zvuka materijala,

S i - površina svake površine.

Ako je vrijeme odjeka dugo, čini se da zvuci “lutaju” po dvorani. One se međusobno preklapaju, prigušuju glavni izvor zvuka, a dvorana buči. Uz kratko vrijeme odjeka, zidovi brzo upijaju zvukove i postaju tupi. Stoga svaka soba mora imati svoj tačan proračun.

Na osnovu svojih proračuna, Sabin je rasporedio materijale koji upijaju zvuk tako da je "eho efekat" smanjen. A Bostonska simfonijska dvorana, na čijem je stvaranju bio akustički konsultant, i dalje se smatra jednom od najboljih dvorana na svijetu.



Slični članci

  • Stari ruski podvižnici

    Za pravoslavnog čoveka, heroja drevne ruske književnosti, najvažniji je duhovni, unutrašnji život. Ruski narod je bio uveren da su unutrašnje, duhovne osobine koje određuju stepen savršenstva kome treba težiti...

  • Zašto je levi liberalizam opasan?

    Glavna razlika između desnog i lijevog liberalizma tiče se privatnog vlasništva i biznisa, koji mora služiti svim svojim klijentima, bez obzira na njihova vjerska uvjerenja. Lijevi liberali bi željeli da čak i firme vode...

  • Sergej Jakovljevič Batišev

    Pripadnost SSSR-u 22x20px Rod trupa SSSR-a Godina službe Čin: netačna ili nedostaje slika Jedinica Komandovao bataljonom Položaj Borbe/ratovi Nagrade i nagrade Heroj Sovjetskog Saveza Orden Lenjina...

  • Nastavni sat na temu: „Heroj Sovjetskog Saveza Sergej Jakovlevič Batišev“ Batišev, organizator sistema stručnog obrazovanja

    Sergej Jakovlevič Batišev (6. avgusta 1915, grad Kadom, Temnikovski okrug, Tambovska gubernija, Rusko carstvo - 21. marta 2000, Moskva) - sovjetski i ruski vojni i naučni lik, Heroj Sovjetskog Saveza (1944), zamenik. ..

  • Zemlje sa najvećim ekonomijama na svetu

    Rangiranje najjačih zemalja svijeta sačinjeno je prema kriteriju nominalnog obima BDP-a, a uzima se u obzir i sve veći uticaj Istoka na ekonomiju planete. Rusija je ojačala svoju devetu poziciju u prvih deset zemalja.1. SAD Nekoliko...

  • Pogledajte šta je “Stanovništvo Poljske” u drugim rječnicima

    Poljska je jedna od najvećih zemalja u Evropi. Njegova površina je više od 312 hiljada km2. Stanovništvo Poljske prema podacima iz 2017. godine iznosi oko 38.638.000 ljudi. U ovom članku ćemo se osvrnuti na etnički sastav, jezički...