Înainte de a înțelege ce sunt sursele de sunet, gândiți-vă la ce este sunetul? Știm că lumina este radiație. Reflectând din obiecte, această radiație ne cade în ochi și o putem vedea. Gustul și mirosul sunt particule mici ale corpului care sunt percepute de receptorii noștri respectivi. Și ce fel de fiară este acest sunet?
Sunetele călătoresc prin aer
Probabil ați văzut cum se cântă chitara. Poate chiar tu știi cum să o faci. Este important ca corzile să scoată un sunet diferit în chitară dacă sunt trase. Totul este corect. Dar dacă ai putea pune chitara în vid și să tragi de corzi, atunci ai fi foarte surprins că chitara nu ar scoate niciun sunet.
Astfel de experimente au fost efectuate cu o mare varietate de corpuri, iar rezultatul a fost întotdeauna unul; nu se auzea niciun sunet într-un spațiu fără aer. De aici rezultă concluzia logică că sunetul este transmis prin aer. Prin urmare, sunetul este ceva care se întâmplă particulelor de substanțe din aer și corpurilor care emit sunet.
Surse de sunet - Corpuri oscilante
Mai departe. Ca urmare a unei largi varietăți de numeroase experimente, a fost posibil să se stabilească că sunetul provine din vibrația corpurilor. Sursele de sunet sunt corpuri care vibrează. Aceste vibrații sunt transmise de moleculele de aer și urechea noastră, percepând aceste vibrații, le interpretează în senzații de sunet pe care le înțelegem.
Nu este dificil de verificat acest lucru. Luați un pahar de sticlă sau cristal și așezați-l pe masă. Atingeți ușor cu o lingură de metal. Veți auzi un sunet lung și subțire. Acum atingeți mâna de sticlă și atingeți din nou. Sunetul se va schimba și va deveni mult mai scurt.
Și acum lasă mai mulți oameni să strângă paharul cu mâinile cât mai complet posibil, împreună cu piciorul, încercând să nu lase o singură zonă liberă, cu excepția unui loc foarte mic pentru o lovitură cu o lingură. Loveste din nou paharul. Cu greu veți auzi niciun sunet, iar cel care va fi se va dovedi slab și foarte scurt. Ce inseamna asta?
În primul caz, după impact, sticla a vibrat liber, vibrațiile sale au fost transmise prin aer și au ajuns la urechile noastre. În al doilea caz, majoritatea vibrațiilor au fost absorbite de mâna noastră, iar sunetul a devenit mult mai scurt, deoarece vibrațiile corpului au fost reduse. În cel de-al treilea caz, aproape toate vibrațiile corpului au fost absorbite instantaneu de mâinile tuturor participanților și corpul a vibrat cu greu și, prin urmare, aproape că nu a scos un sunet.
Același lucru este valabil pentru toate celelalte experimente la care vă puteți gândi și face. Vibrațiile corpurilor, transmise moleculelor de aer, vor fi percepute de urechile noastre și interpretate de creier.
Vibrații sonore de diferite frecvențe
Deci sunetul este vibrație. Sursele de sunet ne transmit vibrații de sunet prin aer. Atunci de ce nu auzim toate vibrațiile tuturor obiectelor? Și pentru că vibrațiile au frecvențe diferite.
Sunetul perceput de urechea umană este vibrații sonore cu o frecvență de aproximativ 16 Hz la 20 kHz. Copiii aud sunete cu frecvențe mai mari decât adulții, iar intervalele de percepție ale diferitelor ființe vii diferă în general foarte mult.
Surse de sunet.
Vibrații sonore
Rezumatul lecției.
1. Momentul organizațional
Buna baieti! Lecția noastră are o largă aplicație practică în practica de zi cu zi. Prin urmare, răspunsurile dvs. vor depinde de observația din viață și de capacitatea de a vă analiza observațiile.
2. Repetarea cunoștințelor de bază.
Diapozitivele 1, 2, 3, 4, 5 sunt afișate pe ecranul proiectorului (Anexa 1).
Băieți, înainte de voi este un puzzle încrucișat, prin rezolvarea căruia veți învăța cuvântul cheie al lecției.
Primul fragment: denumiți fenomenul fizic
Al doilea fragment: denumiți procesul fizic
Al treilea fragment: denumiți cantitatea fizică
Al 4-lea fragment: denumiți dispozitivul fizic
R | Z | H | ||||||||
V | ||||||||||
Avea | ||||||||||
LA |
Acordați atenție cuvântului evidențiat. Acesta este cuvântul „SUNET”, este cuvântul cheie al lecției. Lecția noastră este despre sunet și vibrații sonore. Deci, subiectul lecției este „Surse de sunet. Vibrații sonore". În lecție, veți învăța care este sursa sunetului, ce sunt vibrațiile sonore, apariția lor și câteva aplicații practice în viața voastră.
3. Explicația noului material.
Să realizăm experimentul. Scopul experimentului: de a afla cauzele apariției sunetului.
Experiență cu o riglă metalică(Anexa 2).
Ce ai observat? Ce concluzie se poate trage?
Ieșire: un corp vibrator creează sunet.
Să efectuăm următorul experiment. Scopul experimentului: de a afla dacă sunetul este întotdeauna creat de un corp oscilant.
Dispozitivul pe care îl vedeți în fața dvs. este numit furculiţă.
Experiență cu un diapazon și o minge de tenis agățată de un șnur(Anexa 3) .
Auzi sunetul emis de diapazon, dar nu există vibrații vizibile ale diapozitivului. Pentru a ne asigura că diapazonul vibrează, îl deplasăm cu grijă spre bilele umbrite suspendate pe un fir și vedem că vibrațiile diapozitivului au fost transmise mingii, care a intrat în mișcare periodică.
Ieșire: sunetul este generat de orice corp oscilant.
Trăim într-un ocean de sunete. Sunetul este creat de surse de sunet. Există atât surse artificiale cât și naturale de sunet. Sursele naturale de sunet includ corzi vocale (Anexa 1 - diapozitivul nr. 6). Aerul pe care îl respirăm iese din plămâni Căi aerieneîn laringe. Laringele conține corzile vocale. Sub presiunea aerului expirat, încep să oscileze. Rolul rezonatorului îl joacă gura și nasul, precum și pieptul. Pentru vorbirea articulată, pe lângă corzile vocale, sunt necesare și limba, buzele, obrajii, palatul moale și epiglota.
Alte surse naturale de sunet includ bâzâitul unui țânțar, o muscă, o albină ( aripile flutură).
Întrebare:datorită căreia se creează sunetul.
(Aerul din minge este comprimat sub presiune. Apoi, se extinde brusc și creează o undă sonoră.)
Deci, sunetul este creat nu numai de un oscilant, ci și de un corp care se extinde brusc. Evident, în toate cazurile de apariție a sunetului, straturile de aer se mișcă, adică apare o undă sonoră.
Unda sonoră este invizibilă, poate fi auzită doar și, de asemenea, înregistrată de dispozitivele fizice. Pentru a înregistra și a studia proprietățile unei unde sonore, vom folosi un computer, care este în prezent utilizat pe scară largă de către fizicieni pentru cercetare. Pe computer este instalat un program special de cercetare și este conectat un microfon care preia vibrațiile sonore (Anexa 4). Priveste la ecran. Vedeți o reprezentare grafică a vibrației sunetului pe ecran. Ce este acest grafic? ( sinusoid)
Să desfășurăm un experiment cu diapazonul cu o pană. Am lovit diapozitivul cu un ciocan de cauciuc. Elevii văd vibrațiile diapazonelor, dar nu aud sunet.
Întrebare:De ce există vibrații, dar nu puteți auzi sunetul?
Se pare că băieții, urechea umană percepe intervalele de sunet cuprinse între 16 Hz și Hz, acesta este un sunet audibil.
Ascultați-le prin intermediul unui computer și surprindeți schimbarea frecvențelor intervalului (Anexa 5). Acordați atenție modului în care se modifică forma sinusoidului atunci când se schimbă frecvența vibrațiilor sonore (perioada oscilațiilor scade și, prin urmare, frecvența crește).
Urechea umană are sunete inaudibile. Acestea sunt infrasunete (oscilație mai mică de 16 Hz) și ultrasunete (mai mare de Hz). Vedeți diagrama intervalelor de frecvență pe tablă, desenați-o într-un caiet (Anexa 5). Cercetând infraroșii și ultrasunetele, oamenii de știință au descoperit multe caracteristici interesante aceste unde sonore. Despre acestea fapte interesante ne vor spune colegii de clasă (Anexa 6).
4. Consolidarea materialului studiat.
Pentru a consolida materialul studiat în lecție, vă propun să jucați jocul TRUE-WRONG. Am citit situația, iar tu ridici semnul cu inscripția, ADEVĂRAT sau FALS, și îți explici răspunsul.
Întrebări. 1. Este adevărat că sursa sunetului este orice corp vibrator? (dreapta).
2. Este adevărat că muzica sună mai tare într-o sală aglomerată decât într-una goală? (fals, deoarece sala goală acționează ca un rezonator al oscilațiilor).
3. Este adevărat că un țânțar bate din aripi mai repede decât un bondar? (adevărat, deoarece sunetul produs de țânțar este mai mare, prin urmare, frecvența oscilațiilor aripilor este, de asemenea, mai mare).
4. Este adevărat că vibrațiile unui diapason sonor se degradează mai repede dacă piciorul său este așezat pe o masă? (adevărat, deoarece vibrațiile diapozitivului sunt transmise la masă).
5. Este adevărat că liliecii văd cu sunet? (adevărat, deoarece liliecii emit ultrasunete și apoi ascultă semnalul reflectat).
6. Este adevărat că unele animale „prezic” cutremure folosind infrasunete? (este adevărat, de exemplu, elefanții simt un cutremur în câteva ore și sunt extrem de entuziasmați în același timp).
7. Este adevărat că infrasunetele cauzează probleme mentale la oameni? (este adevărat că o mică fabrică a fost construită în Marsilia (Franța) lângă centrul științific. La scurt timp după lansarea sa, au fost descoperite fenomene ciudate într-unul din laboratoarele științifice. După ce a petrecut câteva ore în camera sa, cercetătorul a devenit absolut prost: cu greu putea rezolva nici măcar o simplă problemă) ...
Și, în concluzie, vă sugerez să obțineți cuvintele cheie ale lecției din literele tăiate, prin rearanjare.
KVZU - SUNET
RAMTNOKE - CAMERTON
TRAKZUVLU - ULTRASUNET
FRAKVZUNI - INFRASON
OKLABEINYA - VIBRAȚII
5. Rezumând lecția și temele.
Rezumatul lecției. În lecție, am aflat că:
Că orice corp oscilant creează sunet;
Sunetul se deplasează în aer sub formă de unde sonore;
Sunetele sunt audibile și inaudibile;
Ecografia este un sunet inaudibil a cărui frecvență de vibrații este mai mare de 20 kHz;
Infrasunetele sunt sunete inaudibile cu o frecvență de vibrație sub 16Hz;
Ultrasunetele sunt utilizate pe scară largă în știință și tehnologie.
Teme pentru acasă:
1.§34, exercițiu. 29 (Peryshkin clasa 9)
2. Continuați raționamentul:
Aud sunetul: a) zboară; b) un obiect scăpat; c) furtuni, pentru că ....
Nu aud sunetul: a) dintr-un porumbel cățărător; b) dintr-un vultur care se înalță pe cer, pentru că ...
Sunetul este undele sonore care vibrează cele mai mici particule de aer, alte gaze și lichide și solide. Sunetul poate apărea numai acolo unde există o substanță, nu contează în ce stare de agregat este. În vid, unde nu există mediu, sunetul nu se propagă, deoarece nu există particule care acționează ca propagatori ai undelor sonore. De exemplu, în spațiu. Sunetul poate fi modificat, mutat, transformându-se în alte forme de energie. Astfel, sunetul convertit în unde radio sau energie electrică poate fi transmis la distanță și înregistrat pe suporturile de informații.
Unda de sunet
Mișcările obiectelor și corpurilor cauzează aproape întotdeauna fluctuații în mediu. Nu contează dacă este apă sau aer. În acest proces, și particulele mediului, către care sunt transmise vibrațiile corpului, încep să vibreze. Se generează unde sonore. Mai mult, mișcările sunt efectuate în direcțiile înainte și înapoi, înlocuindu-se progresiv. Prin urmare, unda sonoră este longitudinală. Nu există niciodată o mișcare laterală în sus și în jos.
Caracteristicile undei sonore
Ca orice fenomen fizic, au propriile lor valori, cu care puteți descrie proprietățile. Principalele caracteristici ale unei unde sonore sunt frecvența și amplitudinea acesteia. Prima valoare arată câte unde sunt generate pe secundă. Al doilea determină puterea valului. Sunetele cu frecvență joasă au citiri cu frecvență joasă și invers. Frecvența sunetului este măsurată în Hz, iar dacă depășește 20.000 Hz, atunci se generează ultrasunete. Există suficiente exemple de sunete cu frecvență joasă și înaltă în natură și în lumea din jurul unei persoane. Ciripitul unui privighetoare, răsunatul tunetului, vuietul unui râu de munte și altele - toate acestea sunt frecvențe sonore diferite. Valoarea amplitudinii undei depinde direct de cât de puternic este sunetul. Volumul, la rândul său, scade odată cu distanța față de sursa de sunet. În consecință, amplitudinea este cu atât mai mică, cu cât unitatea este mai departe de epicentru. Cu alte cuvinte, amplitudinea undei sonore scade odată cu distanța față de sursa sonoră.
Viteza sunetului
Acest indicator al unei unde sonore este direct proporțional cu natura mediului în care se propagă. Atât umiditatea, cât și temperatura aerului joacă un rol semnificativ aici. În condiții meteorologice medii, viteza sunetului este de aproximativ 340 de metri pe secundă. În fizică, există un lucru ca viteza supersonică, care are întotdeauna o valoare mai mare decât viteza sunetului. La această viteză, undele sonore se propagă atunci când aeronava se mișcă. Avionul călătorește cu viteză supersonică și chiar depășește undele sonore generate de acesta. Datorită presiunii crescând treptat în spatele aeronavei, se generează o undă de șoc. Unitatea de măsură a unei astfel de viteze este interesantă și foarte puțini oameni știu. Se numește Mach. 1 Mach este egal cu viteza sunetului. Dacă unda se mișcă la Mach 2, atunci călătorește de două ori mai repede decât viteza sunetului.
Zgomote
V Viata de zi cu zi persoana are zgomote constante. Nivelul de zgomot este măsurat în decibeli. Mișcarea mașinilor, vântul, foșnetul frunzelor, vocile împletite ale oamenilor și alte zgomote sonore sunt tovarășii noștri în fiecare zi. Dar analizorul auditiv uman are capacitatea de a se obișnui cu astfel de zgomote. Cu toate acestea, există și astfel de fenomene cu care nici abilitățile adaptative ale urechii umane nu pot face față. De exemplu, zgomotul care depășește 120 dB poate provoca durere. Cel mai tare animal este balena albastră. Când scoate sunete, poate fi auzit la o distanță de peste 800 de kilometri.
Ecou
Cum apare un ecou? Totul este foarte simplu aici. O undă sonoră are capacitatea de a reflecta pe diferite suprafețe: de la apă, de la o piatră, de la pereți într-o cameră goală. Această undă revine la noi, așa că auzim un sunet secundar. Nu este la fel de clar ca cel original, deoarece o parte din energia undei sonore este disipată atunci când se deplasează către obstacol.
Ecolocație
Reflecția sunetului este utilizată în diverse scopuri practice. De exemplu, ecolocalizarea. Se bazează pe faptul că undele cu ultrasunete pot fi utilizate pentru a determina distanța față de un obiect de la care sunt reflectate aceste unde. Calculele se efectuează prin măsurarea timpului necesar ultrasunetelor pentru a ajunge la locul respectiv și a reveni înapoi. Multe animale au capacitatea de a ecoloca. De exemplu, liliecii și delfinii îl folosesc pentru a găsi hrană. Ecolocația a găsit o altă aplicație în medicină. Când se examinează cu ultrasunete, se formează o imagine organe interne persoană. Această metodă se bazează pe faptul că ultrasunetele, care cad într-un mediu diferit de aer, se întorc înapoi, formând astfel o imagine.
Undele sonore în muzică
De ce instrumentele muzicale scot anumite sunete? Picături de chitară, bâzâit de pian, tonuri joase de tobe și trâmbițe, vocea fermecătoare și subțire a flautului. Toate acestea și multe alte sunete apar din cauza vibrațiilor din aer sau, cu alte cuvinte, din cauza apariției undelor sonore. Dar de ce sunetul instrumentelor muzicale este atât de divers? Se pare că depinde de mai mulți factori. Primul este forma sculei, al doilea este materialul din care este fabricat.
Să aruncăm o privire la exemplul instrumentelor cu coarde. Acestea devin sursa de sunet atunci când corzile sunt atinse. Drept urmare, încep să producă vibrații și să trimită către mediu inconjurator sunete diferite. Sunetul redus al oricărui instrument cu coarde se datorează grosimii și lungimii mai mari a coardei, precum și slăbiciunii tensiunii sale. În schimb, cu cât coarda este mai strânsă, cu cât este mai subțire și mai scurtă, cu atât sunetul este mai mare ca urmare a redării.
Acțiunea microfonului
Se bazează pe conversia energiei unei unde sonore în energie electrică. În acest caz, puterea actuală și natura sunetului sunt în dependență directă. În interiorul oricărui microfon există o placă subțire din metal. Când este expus sunetului, acesta începe să oscileze. Spirala de care este conectată placa vibrează și ea, rezultând electricitate... De ce apare? Acest lucru se datorează faptului că magneții sunt, de asemenea, încorporați în microfon. Când spirala oscilează între polii săi, se formează un curent electric, care merge într-o spirală și apoi către o coloană sonoră (difuzor) sau către echipamente pentru înregistrarea pe un suport de informații (pe o casetă, disc, computer). Apropo, microfonul din telefon are o structură similară. Dar cum funcționează microfoanele pe o staționară și telefon mobil? Faza inițială este aceeași pentru ei - sunetul unei voci umane își transmite vibrațiile către placa microfonului, apoi totul urmează scenariul descris mai sus: o spirală, care închide doi poli atunci când se mișcă, creează un curent. Ce urmeaza? Cu un telefon fix, totul este mai mult sau mai puțin clar - ca la un microfon, sunetul transformat în curent electric trece prin fire. Dar ce zici de telefon mobil sau, de exemplu, cu un walkie-talkie? În aceste cazuri, sunetul este transformat în energie a undelor radio și lovește satelitul. Asta e tot.
Fenomenul rezonanței
Uneori, astfel de condiții sunt create atunci când amplitudinea vibrațiilor corp fizic crește brusc. Acest lucru se datorează convergenței valorilor frecvenței vibrațiilor forțate și frecvenței naturale a vibrațiilor obiectului (corpului). Rezonanța poate fi atât benefică, cât și dăunătoare. De exemplu, pentru a elibera o mașină dintr-o gaură, aceasta este pornită și împinsă înainte și înapoi pentru a provoca rezonanță și pentru a da inerția mașinii. Dar au existat și cazuri de consecințe negative ale rezonanței. De exemplu, în Sankt Petersburg, acum aproximativ o sută de ani, un pod s-a prăbușit sub soldații care mergeau sincron.
Ramura fizicii care se ocupă de vibrațiile sonore se numește acustică.
Urechea umană este concepută astfel încât să perceapă vibrațiile cu o frecvență de la 20 Hz la 20 kHz ca sunet. Frecvențele joase (sunetul de la un tambur de bas sau de la un organ de țeavă) sunt percepute de ureche ca note de bas. Fluierul sau scârțâitul unui țânțar corespunde frecvențelor înalte. Fluctuațiile cu o frecvență sub 20 Hz sunt numite infrasunete, și cu o frecvență de peste 20 kHz - ecografie. O persoană nu aude astfel de vibrații, dar există animale care aud infrasunetele care provin din crustăînainte de cutremur. Auzindu-le, animalele părăsesc zona periculoasă.
În muzică, frecvențele acustice corespund dar acolo. Nota „A” a octavei principale (tasta C) corespunde unei frecvențe de 440 Hz. Nota „A” a următoarei octave corespunde unei frecvențe de 880 Hz. Și astfel toate celelalte octave diferă în frecvență exact de două ori. În fiecare octavă se disting 6 tonuri sau 12 semitonuri. Fiecare ton are o frecvență de yf2~ 1,12 diferit de frecvența tonului anterior, fiecare semiton diferă de cea precedentă în „$ 2. Vedem că fiecare frecvență următoare diferă de cea anterioară nu cu unii Hz, ci cu același număr de ori. O astfel de scală se numește logaritmic, deoarece distanță egalăîntre tonuri va fi exact pe o scară logaritmică, unde nu se depune valoarea în sine, ci logaritmul acesteia.
Dacă sunetul corespunde unei frecvențe v (sau cu = 2tcv), atunci se numește armonic sau monocromatic. Sunetele pur armonice sunt rare. Sunetul conține aproape întotdeauna un set de frecvențe, adică spectrul său (vezi Secțiunea 8 a acestui capitol) este complex. Vibrațiile muzicale conțin întotdeauna tonul principal cco = 2p / T, unde T este perioada și un set de tonuri 2 (Oo, Zco 0, 4coo etc. Un set de tonuri care indică intensitățile lor în muzică se numește timbru. Diferite instrumente muzicale, cântăreți diferiți care cântă aceeași notă, au un timbru diferit. Acest lucru le conferă o culoare diferită.
Este posibil, de asemenea, un amestec de frecvențe non-multiple. În muzica clasică europeană, acest lucru este considerat disonant. Cu toate acestea, este folosit în muzica modernă. Se folosește chiar și o mișcare lentă a oricăror frecvențe în direcția de creștere sau descreștere (ukulele).
În sunetele non-muzicale, este posibilă orice combinație de frecvențe în spectru și schimbarea lor în timp. Spectrul unor astfel de sunete poate fi continuu (a se vedea secțiunea 8). Dacă intensitățile pentru toate frecvențele sunt aproximativ aceleași, atunci un astfel de sunet se numește „zgomot alb” (termenul este preluat din optică, unde albul este suma tuturor frecvențelor).
Sunetele vorbirii umane sunt foarte complexe. Au un spectru complex care se schimbă rapid în timp cu rostirea unui sunet, a unui cuvânt și a unei fraze întregi. Acest lucru conferă vorbirii sunete diferite intonații și accente. Drept urmare, puteți spune unei persoane de la alta prin voce, chiar dacă spune aceleași cuvinte.