>>Fyzika: Zvuk v rôznych prostrediach

Šírenie zvuku vyžaduje elastické médium. Zvukové vlny sa nemôžu šíriť vo vákuu, pretože tam nemá čo vibrovať. Dá sa to overiť na jednoduchá skúsenosť. Ak položíme elektrický zvonček pod sklenený zvon, pri odčerpávaní vzduchu spod zvona zistíme, že zvuk zo zvona bude stále slabšie, až úplne prestane.

zvuk v plynoch. Je známe, že pri búrke najskôr vidíme záblesk a až po chvíli počujeme hrmenie (obr. 52). Toto oneskorenie nastáva v dôsledku skutočnosti, že rýchlosť zvuku vo vzduchu je oveľa menšia ako rýchlosť svetla prichádzajúceho z blesku.

Rýchlosť zvuku vo vzduchu prvýkrát zmeral v roku 1636 francúzsky vedec M. Mersenne. Pri teplote 20 °C sa rovná 343 m/s, t.j. 1235 km/h. Všimnite si, že práve na túto hodnotu klesá rýchlosť strely vystrelenej z guľometu Kalašnikov (PK) na vzdialenosť 800 m. Úsťová rýchlosť strely je 825 m/s, čo je oveľa viac ako rýchlosť zvuku vo vzduchu. Preto sa človek, ktorý počuje zvuk výstrelu alebo píšťalku guľky, nemusí obávať: táto guľka ho už minula. Guľka predbehne zvuk výstrelu a dorazí k obeti skôr, ako zvuk dorazí.

Rýchlosť zvuku závisí od teploty média: so zvyšovaním teploty vzduchu sa zvyšuje a s poklesom klesá. Pri 0 °C je rýchlosť zvuku vo vzduchu 331 m/s.

Zvuk sa šíri v rôznych plynoch iná rýchlosť. Čím väčšia je hmotnosť molekúl plynu, tým nižšia je rýchlosť zvuku v ňom. Takže pri teplote 0 ° C je rýchlosť zvuku vo vodíku 1284 m / s, v héliu - 965 m / s a ​​v kyslíku - 316 m / s.

Zvuk v kvapalinách. Rýchlosť zvuku v kvapalinách je vo všeobecnosti väčšia ako rýchlosť zvuku v plynoch. Rýchlosť zvuku vo vode prvýkrát zmerali v roku 1826 J. Colladon a J. Sturm. Svoje pokusy uskutočnili na Ženevskom jazere vo Švajčiarsku (obr. 53). Na jednom člne zapálili pušný prach a zároveň udreli na zvon spustený do vody. Zvuk tohto zvona, pomocou špeciálneho klaksónu, spusteného tiež do vody, zachytili na inom člne, ktorý sa nachádzal vo vzdialenosti 14 km od prvého. Podľa časového intervalu medzi zábleskom svetla a príchodom zvukový signál určiť rýchlosť zvuku vo vode. Pri teplote 8 °C to vyšlo približne 1440 m/s.

Na hranici medzi dvoma rôznymi médiami sa časť zvukovej vlny odráža a časť postupuje ďalej. Keď zvuk prechádza zo vzduchu do vody, 99,9% zvukovej energie sa odráža späť, ale tlak vo zvukovej vlne, ktorá prešla do vody, je takmer 2-krát väčší. Naslúchadlo ryba na to reaguje. Preto sú napríklad výkriky a zvuky nad hladinou vody správna cesta vystrašiť morské živočíchy. Tieto výkriky neohlušia človeka, ktorý je pod vodou: keď sa ponorí do vody, v ušiach mu zostanú vzduchové „zátky“, ktoré ho ochránia pred preťažením zvukom.

Keď zvuk prechádza z vody do vzduchu, 99,9 % energie sa opäť odráža. Ak sa však akustický tlak pri prechode zo vzduchu do vody zvýšil, teraz naopak prudko klesá. Z tohto dôvodu sa napríklad zvuk, ktorý vzniká pod vodou, keď jeden kameň narazí na druhý, nedostane k človeku vo vzduchu.

Toto správanie zvuku na hranici medzi vodou a vzduchom dalo našim predkom dôvod na zamyslenie podmorský svet„svet ticha“. Odtiaľ pochádza výraz: "Je nemý ako ryba." Dokonca aj Leonardo da Vinci navrhol počúvať podvodné zvuky priložením ucha k veslu spustenému do vody. Pomocou tejto metódy môžete vidieť, že ryby sú v skutočnosti dosť zhovorčivé.

Zvuk v pevných látkach. Rýchlosť zvuku v pevných látkach je väčšia ako v kvapalinách a plynoch. Ak priložíte ucho na koľajnicu, potom po náraze na druhý koniec koľajnice budete počuť dva zvuky. Jeden z nich sa dostane do ucha pozdĺž koľajnice, druhý - vzduchom.

Zem má dobrú zvukovú vodivosť. Preto boli v dávnych dobách počas obliehania do múrov pevnosti umiestnení „poslucháči“, ktorí podľa zvuku prenášaného zemou mohli určiť, či nepriateľ kopal k múrom alebo nie. Priložením ucha k zemi sledovali aj príchod nepriateľskej jazdy.

Pevné telesá dobre vedú zvuk. Z tohto dôvodu sú ľudia, ktorí stratili sluch, niekedy schopní tancovať na hudbu, ktorá sa k nim dostane. sluchové nervy nie cez vzduch a vonkajšie ucho, ale cez poschodie a kosti.

1. Prečo počas búrky najskôr vidíme blesky a až potom počujeme hromy? 2. Čo určuje rýchlosť zvuku v plynoch? 3. Prečo človek stojaci na brehu rieky nepočuje zvuky, ktoré sa vyskytujú pod vodou? 4. Prečo boli „počujúci“, ktorí v dávnych dobách sledovali zemné práce nepriateľa, často slepí?

Experimentálna úloha . Nasadenie na jeden koniec dosky (alebo dlhé drevené pravítko) náramkové hodinky, priložte ucho na jeho druhý koniec. Čo počuješ? Vysvetlite jav.

S.V. Gromov, N.A. Vlasť, fyzika 8. ročník

Zaslané čitateľmi z internetových stránok

Plánovanie fyziky, plány hodín fyziky, školský program, učebnice a knihy o fyzike pre 8. ročník, kurzy a úlohy z fyziky pre 8. ročník

Obsah lekcie zhrnutie lekcie podpora rámcová lekcia prezentácia akceleračné metódy interaktívne technológie Prax úlohy a cvičenia samoskúšobné workshopy, školenia, prípady, questy domáce úlohy diskusia otázky rečnícke otázky študentov Ilustrácie audio, videoklipy a multimédiá fotografie, obrázky, grafika, tabuľky, schémy humor, anekdoty, vtipy, komiksové podobenstvá, výroky, krížovky, citáty Doplnky abstraktyčlánky čipy pre zvedavých cheat sheets učebnice základný a doplnkový slovník pojmov iné Zdokonaľovanie učebníc a vyučovacích hodínoprava chýb v učebnici aktualizácia fragmentu v učebnici prvky inovácie v lekcii nahradenie zastaraných vedomostí novými Len pre učiteľov perfektné lekcie kalendárny plán na rok usmernenia diskusné programy Integrované lekcie

Ak zvuková vlna na svojej ceste nenarazí na žiadne prekážky, šíri sa rovnomerne vo všetkých smeroch. No nie každá prekážka sa pre ňu stane prekážkou.

Keď sa zvuk stretne s prekážkou na svojej ceste, môže sa okolo nej ohýbať, odrážať, lámať alebo absorbovať.

difrakcia zvuku

Môžeme sa rozprávať s človekom, ktorý stojí za rohom budovy, za stromom alebo za plotom, hoci ho nevidíme. Počujeme to preto, lebo zvuk je schopný ohnúť sa okolo týchto predmetov a preniknúť do oblasti za nimi.

Schopnosť vlny obísť prekážku sa nazýva difrakcia .

Difrakcia je možná, keď vlnová dĺžka zvukovej vlny presahuje veľkosť prekážky. Nízkofrekvenčné zvukové vlny sú pomerne dlhé. Napríklad pri frekvencii 100 Hz je to 3,37 m. So znižovaním frekvencie sa dĺžka ešte predĺži. Preto sa zvuková vlna ľahko ohýba okolo predmetov, ktoré sú jej úmerné. Stromy v parku nám zvuk vôbec neprekážajú, pretože priemery ich kmeňov sú oveľa menšie ako vlnová dĺžka zvukovej vlny.

V dôsledku difrakcie zvukové vlny prenikajú cez trhliny a otvory v prekážke a šíria sa za nimi.

Do dráhy zvukovej vlny umiestnime plochú obrazovku s otvorom.

Keď zvuková vlnová dĺžka ƛ oveľa väčší ako priemer otvoru D , alebo sú tieto hodnoty približne rovnaké, potom za otvorom zvuk dosiahne všetky body oblasti, ktorá je za obrazovkou (oblasť zvukového tieňa). Odchádzajúce čelo vlny bude vyzerať ako pologuľa.

Ak ƛ len o niečo menší ako je priemer štrbiny, potom sa hlavná časť vlny šíri priamo a malá časť sa mierne rozbieha do strán. A v prípade, keď ƛ oveľa menej D , celá vlna pôjde smerom dopredu.

odraz zvuku

Ak zvuková vlna zasiahne rozhranie medzi dvoma médiami, je to možné rôzne varianty jeho ďalšej distribúcie. Zvuk sa môže odrážať od rozhrania, môže ísť na iné médium bez zmeny smeru, alebo sa môže lámať, teda ísť, meniť svoj smer.

Predpokladajme, že sa v dráhe zvukovej vlny objavila prekážka, ktorej veľkosť je oveľa väčšia ako vlnová dĺžka, napríklad strmý útes. Ako sa bude správať zvuk? Keďže nemôže túto prekážku obísť, odrazí sa od nej. Za prekážkou je akustická tieňová zóna .

Zvuk odrazený od prekážky je tzv ozvena .

Povaha odrazu zvukovej vlny môže byť rôzna. Závisí to od tvaru odrazovej plochy.

odraz nazývaná zmena smeru zvukovej vlny na rozhraní dvoch rôznych médií. Pri odraze sa vlna vracia do média, z ktorého prišla.

Ak je povrch rovný, zvuk sa od neho odráža rovnako, ako sa lúč svetla odráža v zrkadle.

Zvukové lúče odrazené od konkávneho povrchu sú zamerané na jeden bod.

Konvexný povrch rozptyľuje zvuk.

Účinok disperzie je daný konvexnými stĺpmi, veľkými lištami, lustrami atď.

Zvuk neprechádza z jedného média do druhého, ale odráža sa od neho, ak sa hustoty média výrazne líšia. Takže zvuk, ktorý sa objavil vo vode, neprechádza do vzduchu. Odrazený od rozhrania zostáva vo vode. Osoba stojaca na brehu rieky tento zvuk nepočuje. Je to spôsobené veľkým rozdielom vo vlnovom odpore vody a vzduchu. V akustike sa vlnový odpor rovná súčinu hustoty média a rýchlosti zvuku v ňom. Keďže vlnový odpor plynov je oveľa menší ako vlnový odpor kvapalín a pevných látok, pri dopade na hranicu vzduchu a vody sa zvuková vlna odrazí.

Ryby vo vode nepočujú zvuk, ktorý sa objavuje nad hladinou vody, ale zreteľne rozlišujú zvuk, ktorého zdrojom je vo vode vibrujúce teleso.

lom zvuku

Zmena smeru šírenia zvuku je tzv lom . K tomuto javu dochádza, keď zvuk prechádza z jedného média do druhého a rýchlosť jeho šírenia v týchto médiách je rôzna.

Pomer sínusu uhla dopadu k sínusu uhla odrazu sa rovná pomeru rýchlostí šírenia zvuku v médiách.

kde i - uhol dopadu,

r je uhol odrazu,

v1 je rýchlosť šírenia zvuku v prvom médiu,

v2 je rýchlosť šírenia zvuku v druhom médiu,

n je index lomu.

Lom zvuku sa nazýva lom .

Ak zvuková vlna nedopadá kolmo na povrch, ale pod iným uhlom ako 90°, potom sa lomená vlna odchýli od smeru dopadajúcej vlny.

Lom zvuku možno pozorovať nielen na rozhraní medzi médiami. Zvukové vlny môžu meniť svoj smer v nehomogénnom médiu – atmosfére, oceáne.

V atmosfére je lom spôsobený zmenami teploty vzduchu, rýchlosťou a smerom pohybu vzdušných hmôt. A v oceáne sa javí kvôli heterogenite vlastností vody - rôzne hydrostatický tlak v rôznych hĺbkach, rôznych teplotách a rôznych slanostiach.

absorpcia zvuku

Keď zvuková vlna dopadne na povrch, časť jej energie sa pohltí. A koľko energie môže médium absorbovať, možno určiť na základe poznania koeficientu absorpcie zvuku. Tento koeficient ukazuje, aká časť energie zvukové vibrácie absorbuje 1 m 2 prekážok. Má hodnotu od 0 do 1.

Jednotka merania absorpcie zvuku sa nazýva sabin . Názov dostal podľa amerického fyzika Wallace Clement Sabin, zakladateľ architektonickej akustiky. 1 sabin je energia, ktorú absorbuje 1 m 2 povrchu, ktorého koeficient absorpcie sa rovná 1. To znamená, že takýto povrch musí absorbovať absolútne všetku energiu zvukovej vlny.

Dozvuk

Wallace Sabin

Vlastnosť materiálov pohlcovať zvuk je široko využívaná v architektúre. Pri výskume akustiky prednáškovej sály, ktorá je súčasťou Foggovho múzea, Wallace Clement Sabin dospel k záveru, že existuje vzťah medzi veľkosťou posluchárne, akustickými podmienkami, typom a oblasťou materiálov pohlcujúcich zvuk a doba dozvuku .

Reverb nazývaný proces odrazu zvukovej vlny od prekážok a jej postupné tlmenie po vypnutí zdroja zvuku. V uzavretom priestore sa zvuk môže odraziť od stien a predmetov viackrát. V dôsledku toho sa objavujú rôzne echo signály, z ktorých každý znie akoby oddelene. Tento efekt sa nazýva reverb efekt .

najviac dôležitá charakteristika priestor je doba dozvuku , ktorú zaviedol a vypočítal Sabin.

kde V - objem miestnosti,

ALE - všeobecná absorpcia zvuku.

kde a i je koeficient absorpcie zvuku materiálu,

Si je plocha každého povrchu.

Ak je doba dozvuku dlhá, zvuky sa akoby „potulujú“ po miestnosti. Vzájomne sa prekrývajú, prehlušujú hlavný zdroj zvuku a sála začína dunieť. S krátkym časom dozvuku steny rýchlo absorbujú zvuky a ohluchnú. Preto musí mať každá miestnosť svoj presný výpočet.

Na základe výsledkov svojich výpočtov Sabin usporiadal materiály pohlcujúce zvuk tak, aby sa znížil „echo efekt“. A Boston Symphony Hall, na ktorej bol akustickým konzultantom, je stále považovaná za jednu z najlepších sál na svete.

Prenos zvuku

Nemyslite si, že zvuk sa prenáša len vzduchom. Môže prechádzať cez iné látky – plynné, kvapalné, dokonca aj pevné. Zvuk sa vo vode šíri viac ako štyrikrát rýchlejšie ako vo vzduchu.

Ak pochybujete o tom, že zvuk sa môže prenášať vodou, opýtajte sa pracovníkov, ktorí boli v podmorských štruktúrach: potvrdia, že pobrežné zvuky sú pod vodou jasne počuteľné.

A od rybárov sa dozviete, že ryby sa rozpŕchnu pri najmenšom podozrivom hluku na brehu.

Vedci pred 200 rokmi presne zmerali, ako rýchlo sa zvuk šíri pod vodou. Stalo sa tak na jednom zo švajčiarskych jazier – na Ženeve. Dvaja fyzici nastúpili do člnov a rozišli sa tri kilometre od seba. Z boku jedného člna visel pod vodou zvon, do ktorého sa dalo udrieť kladivom s dlhou násadou. Táto rukoväť bola spojená so zariadením na zapálenie pušného prachu v malom mažiari namontovanom na prove člna: súčasne s úderom na zvon sa vznietil pušný prach a ďaleko naokolo bolo vidieť jasný záblesk. Samozrejme, mohol vidieť tento záblesk a fyzika, ktorý sedel v inej lodi a počúval zvuk zvonu v potrubí spustenom pod vodou. Podľa oneskorenia zvuku v porovnaní so zábleskom sa určilo, koľko sekúnd zvuk prechádzal vodou z jednej lode na druhú. Takýmito experimentmi sa zistilo, že zvuk sa vo vode šíri asi 1 440 m za sekundu.

Tvrdé elastické materiály, ako je liatina, drevo, kosti, prenášajú zvuk ešte lepšie a rýchlejšie. Priložte ucho na koniec dlhého dreveného trámu alebo klády a požiadajte priateľa, aby udrel palicou na opačný koniec, budete počuť dunivý zvuk nárazu prenášaný cez celú dĺžku trámu. Ak je okolie dostatočne tiché a cudzie zvuky nerušia, potom je dokonca možné cez lištu počuť tikanie hodín pripevnených na opačnom konci. Zvuk sa tiež dobre prenáša cez železné koľajnice alebo nosníky, cez liatinové rúry, cez pôdu. Keď priložíte ucho k zemi, môžete počuť dupot konských nôh dlho predtým, ako sa dostane do vzduchu; a zvuky výstrelov z dela sa takto ozývajú z takých vzdialených zbraní, ktorých dunenie sa vzduchom vôbec nedostane. Elastické pevné materiály tak dobre prenášajú zvuk; mäkké tkanivá, voľné, neelastické materiály prenášajú zvuk cez seba veľmi zle - „absorbujú“ ho. Preto vešajú na dvere hrubé závesy, ak chcú, aby sa zvuk nedostal do ďalšej miestnosti. Koberce, čalúnený nábytok, šaty ovplyvňujú zvuk podobným spôsobom.

Tento text je úvodným dielom. Z knihy najnovšia kniha faktov. Zväzok 3 [Fyzika, chémia a technika. História a archeológia. Zmiešaný] autora Kondrashov Anatolij Pavlovič

Z knihy Fyzika na každom kroku autora Perelman Jakov Isidorovič

Rýchlosť zvuku Už ste niekedy z diaľky sledovali drevorubača, ktorý rúbal strom? Alebo ste možno v diaľke sledovali tesára pri zatĺkaní klincov? Možno ste si tu všimli veľmi zvláštnu vec: úder nie je počuť, keď sekera narazí na strom resp

Z knihy Pohyb. Teplo autora Kitaygorodsky Alexander Isaakovič

Sila zvuku Ako zvuk slabne so vzdialenosťou? Fyzik vám povie, že zvuk sa tlmí „inverzne so štvorcom vzdialenosti“. To znamená nasledovné: aby bol zvuk zvonu v trojitej vzdialenosti počuť rovnako hlasno ako v jednej vzdialenosti, musíte súčasne

Z knihy Nikolu Teslu. PREDNÁŠKY. ČLÁNKY. od Tesly Nikola

Rýchlosť zvuku Nebojte sa hromu po bliknutí blesku. Určite ste už o tom počuli. A prečo? Faktom je, že svetlo sa šíri neporovnateľne rýchlejšie ako zvuk, a to takmer okamžite. Hromy a blesky sa vyskytujú v rovnakom okamihu, ale vidíme blesky dovnútra

Z knihy Pre mladých fyzikov [Zážitky a zábava] autora Perelman Jakov Isidorovič

Zafarbenie zvuku Videli ste, ako je gitara naladená - struna je natiahnutá na kolíkoch. Ak sa zvolí dĺžka struny a stupeň napnutia, struna pri dotyku vydá veľmi špecifický tón. Ak však zvuk struny počúvate dotykom na rôznych miestach -

Z knihy Čo hovorí svetlo autora Suvorov Sergej Georgievič

Zvuková energia Všetky častice vzduchu obklopujúce znejúce teleso sú v stave kmitania. Ako sme zistili v kapitole V, hmotný bod kmitajúci podľa sínusového zákona má určitú a nezmenenú celkovú energiu.

Z knihy Ako pochopiť zložité fyzikálne zákony. 100 jednoduchých a zábavných zážitkov pre deti a ich rodičov autora Dmitriev Alexander Stanislavovič

Tlmenie zvuku so vzdialenosťou Od znejúceho nástroja sa zvuková vlna šíri, samozrejme, všetkými smermi.Nakreslime si v duchu dve gule rôznych polomerov blízko zdroja zvuku. Samozrejme, že zvuková energia prechádzajúca cez prvú guľu prejde aj cez druhú guľu

Z knihy Interstellar: veda v zákulisí autora Thorn Kip Steven

Odraz zvuku V tejto časti budeme predpokladať, že dĺžka zvukovej vlny je dostatočne malá, a preto sa zvuk šíri pozdĺž lúčov. Čo sa stane, keď takýto zvukový lúč dopadne zo vzduchu na pevný povrch? Je jasné, že v tomto prípade dochádza k odrazu

Z knihy autora

OBJAV NEČAKÁVANÝCH VLASTNOSTÍ ATMOSFÉRY - PODIVNÉ EXPERIMENTY - PRENOS ELEKTRICKEJ ENERGIE JEDINÝM KÁBLOM BEZ NÁVRATKU - PRENOS CEZ ZEM BEZ KÁBLOV Ďalší z týchto dôvodov je ten, že som si uvedomil, že prenos elektrická energia

Z knihy autora

PRENOS ELEKTRICKEJ ENERGIE BEZ KÁBLOV* Koncom roku 1898 ma systematický výskum, ktorý sa dlhé roky vykonával na zlepšenie spôsobu prenosu elektrickej energie cez prírodné prostredie, priviedol k pochopeniu troch dôležitých potrieb; Najprv -

Z knihy autora

Z knihy autora

Prenos zvuku rádiovým elektrónkovým generátorom, ktorého schéma je znázornená na obr. 24 generuje rádiové emisie s nezmenenými parametrami. Urobme k tomu malé doplnenie: do obvodu, ktorý dodáva napätie do mriežky elektrónovej výbojky, pripojíme cez indukciu

Z knihy autora

48 Prenos energie hmotou Na experiment potrebujeme: tucet mincí za rubeľ. Už sme sa stretli s rôznymi vlnami. Tu je ďalší starý experiment, ktorý vyzerá celkom vtipne a ukazuje, ako vlna prechádza objektom. Vezmite si maličkosť – napríklad mince

Z knihy autora

30. Odovzdávanie správ minulosti Súbor pravidiel pre diváka Predtým, ako Christopher Nolan režíroval Interstellar a prepracoval scenár, jeho brat Jonah mi povedal o súbore pravidiel Aby sa sci-fi film udržal na správnej ceste

Z knihy autora

Kapitola 30 Posolstvá do minulosti Ako si moderní fyzici predstavujú cestovanie späť v čase v štyroch časopriestorových dimenziách bez objemu, pozri poslednú kapitolu Čierne diery a záhyby času [Thorn 2009], kapitoly

Z knihy autora

Kapitola 30 Posielanie správ do minulosti Vo veľkom, ako v našej bráne, sú pozície v časopriestore, kde možno posielať správy a čímkoľvek presúvať, obmedzené zákonom, že nič nemôže cestovať rýchlejšie ako svetlo. Preskúmať

K základným zákonitostiam šírenia zvuku patria zákony jeho odrazu a lomu na hraniciach rôznych médií, ako aj difrakcie zvuku a jeho rozptylu v prítomnosti prekážok a nehomogenít v médiu a na rozhraniach medzi médiami.

Vzdialenosť šírenia zvuku je ovplyvnená faktorom absorpcie zvuku, to znamená nevratným prenosom energie zvukových vĺn na iné druhy energie, najmä na teplo. Dôležitý faktor je aj smer žiarenia a rýchlosť šírenia zvuku, ktorá závisí od prostredia a jeho špecifického stavu.

Akustické vlny sa šíria zo zdroja zvuku všetkými smermi. Ak zvuková vlna prechádza relatívne malým otvorom, šíri sa všetkými smermi a nejde v nasmerovanom lúči. Napríklad zvuky ulice prenikajúce cez otvorené okno do miestnosti sú počuť vo všetkých jej bodoch, a to nielen oproti oknu.

Charakter šírenia zvukových vĺn pri prekážke závisí od pomeru medzi rozmermi prekážky a vlnovou dĺžkou. Ak sú rozmery prekážky malé v porovnaní s vlnovou dĺžkou, tak vlna obteká túto prekážku a šíri sa všetkými smermi.

Zvukové vlny, prenikajúce z jedného média do druhého, sa odchyľujú od svojho pôvodného smeru, to znamená, že sa lámu. Uhol lomu môže byť väčší alebo menší ako uhol dopadu. Záleží na tom, z akého média zvuk vychádza. Ak je rýchlosť zvuku v druhom médiu väčšia, potom uhol lomu bude väčší ako uhol dopadu a naopak.

Pri stretnutí s prekážkou na svojej ceste sa od nej odrážajú zvukové vlny podľa prísne definovaného pravidla - uhol odrazu sa rovná uhlu dopadu - s tým súvisí pojem ozveny. Ak sa zvuk odráža od niekoľkých povrchov v rôznych vzdialenostiach, dochádza k viacnásobným ozvenám.

Zvuk sa šíri vo forme rozbiehajúcej sa sférickej vlny, ktorá vypĺňa stále väčší objem. Ako sa vzdialenosť zväčšuje, kmity častíc média slabnú a zvuk sa rozptyľuje. Je známe, že aby sa zväčšila prenosová vzdialenosť, musí byť zvuk sústredený v danom smere. Keď chceme, aby nás bolo napríklad počuť, priložíme si ruky k ústam alebo použijeme náustok.

Veľký vplyv Difrakcia, teda zakrivenie zvukových lúčov, ovplyvňuje vzdialenosť šírenia zvuku. Čím je médium heterogénnejšie, tým viac je zvukový lúč ohnutý, a teda aj kratšia vzdialenosť šírenia zvuku.

šírenie zvuku

Zvukové vlny sa môžu šíriť vzduchom, plynmi, kvapalinami a pevnými látkami. Vlny sa netvoria v priestore bez vzduchu. To možno ľahko zistiť z jednoduchého experimentu. Ak je elektrický zvonček umiestnený pod vzduchotesným uzáverom, z ktorého sa odvádza vzduch, nepočujeme žiadny zvuk. Akonáhle sa však uzáver naplní vzduchom, ozve sa zvuk.

Rýchlosť šírenia oscilačných pohybov z častice na časticu závisí od prostredia. V dávnych dobách kládli bojovníci uši k zemi a tak objavili nepriateľskú jazdu oveľa skôr, ako sa zdalo na dohľad. A slávny vedec Leonardo da Vinci v 15. storočí napísal: „Ak ste na mori, spustíte otvor potrubia do vody a druhý koniec si priložíte k uchu, budete počuť hluk lodí veľmi vzdialených od ty."

Rýchlosť zvuku vo vzduchu prvýkrát zmerala v 17. storočí Milánska akadémia vied. Na jednom z kopcov bolo inštalované delo a na druhom pozorovacie stanovište. Čas sa zaznamenával ako v momente výstrelu (bleskom), tak aj v momente príjmu zvuku. Zo vzdialenosti pozorovacieho stanovišťa a pištole a času vzniku signálu už nebolo ťažké vypočítať rýchlosť šírenia zvuku. Ukázalo sa, že je to rovných 330 metrov za sekundu.

Vo vode bola rýchlosť šírenia zvuku prvýkrát zmeraná v roku 1827 na Ženevskom jazere. Dve lode boli jedna od druhej vo vzdialenosti 13847 metrov. Na prvom bol pod dno zavesený zvon a na druhom bol do vody spustený jednoduchý hydrofón (klaksón). Na prvom člne súčasne s úderom na zvon zapálil pušný prach, na druhom pozorovateľovi v momente záblesku spustil stopky a začal čakať na príchod zvukového signálu zvona. . Ukázalo sa, že zvuk sa vo vode šíri viac ako 4-krát rýchlejšie ako vo vzduchu, t.j. rýchlosťou 1450 metrov za sekundu.

Rýchlosť šírenia zvuku

Čím vyššia je elasticita média, tým väčšia je rýchlosť: v gume 50, vo vzduchu 330, vo vode 1450 av oceli - 5000 metrov za sekundu. Ak by sme my, čo sme boli v Moskve, mohli kričať tak hlasno, že by sa zvuk dostal do Petrohradu, potom by nás tam bolo počuť len za pol hodinu, a ak by sa zvuk šíril na rovnakú vzdialenosť v oceli, bol by prijatý za dve minúty. .

Rýchlosť šírenia zvuku je ovplyvnená stavom toho istého média. Keď hovoríme, že zvuk sa šíri vo vode rýchlosťou 1450 metrov za sekundu, vôbec to neznamená, že v akejkoľvek vode a za akýchkoľvek podmienok. So zvýšením teploty a slanosti vody, ako aj so zvýšením hĺbky a následne hydrostatického tlaku sa rýchlosť zvuku zvyšuje. Alebo vezmite oceľ. Aj tu rýchlosť zvuku závisí od teploty aj od kvalitatívneho zloženia ocele: čím viac uhlíka obsahuje, tým je tvrdšia, zvuk sa v nej šíri rýchlejšie.

Keď na svojej ceste narazí na prekážku, zvukové vlny sa od nej odrážajú podľa prísne definovaného pravidla: uhol odrazu sa rovná uhlu dopadu. Zvukové vlny prichádzajúce zo vzduchu sa takmer úplne odrážajú smerom nahor od hladiny vody a zvukové vlny pochádzajúce zo zdroja vo vode sa od nej odrážajú smerom nadol.

Zvukové vlny, prenikajúce z jedného média do druhého, sa odchyľujú od svojej pôvodnej polohy, t.j. sú lámané. Uhol lomu môže byť väčší alebo menší ako uhol dopadu. Závisí to od média, z ktorého zvuk preniká. Ak je rýchlosť zvuku v druhom médiu väčšia ako v prvom, potom bude uhol lomu väčší ako uhol dopadu a naopak.

Vo vzduchu sa zvukové vlny šíria vo forme rozbiehajúcej sa sférickej vlny, ktorá vypĺňa stále väčší objem, pretože vibrácie častíc spôsobené zdrojmi zvuku sa prenášajú do vzdušnej hmoty. S rastúcou vzdialenosťou však oscilácie častíc slabnú. Je známe, že na zväčšenie prenosovej vzdialenosti musí byť zvuk sústredený v danom smere. Keď chceme, aby nás bolo lepšie počuť, priložíme si dlane k ústam alebo použijeme roh. V tomto prípade bude zvuk tlmený menej a zvukové vlny sa budú šíriť ďalej.

Keď sa hrúbka steny zväčšuje, sonar na nízkych stredných frekvenciách sa zvyšuje, ale „zákerná“ koincidencia rezonancie, ktorá spôsobuje dusenie sonaru, sa začína objavovať pri nižších frekvenciách a zachytáva ich širšiu oblasť.

Zaujímavé fakty: kde sa zvuk šíri rýchlejšie?

Počas búrky je najskôr viditeľný záblesk a až po chvíli sa ozve dunenie hromu. Toto oneskorenie nastáva v dôsledku skutočnosti, že rýchlosť zvuku vo vzduchu je oveľa menšia ako rýchlosť svetla prichádzajúceho z blesku. Je zaujímavé zapamätať si, v ktorom médiu sa zvuk šíri najrýchlejšie a kde sa nešíri vôbec?

Experimenty a teoretické výpočty rýchlosti zvuku vo vzduchu sa robili už od 17. storočia, no až o dve storočia neskôr prišiel francúzsky vedec Pierre-Simon de Laplace s konečným vzorcom na jej určenie. Rýchlosť zvuku závisí od teploty: so zvyšovaním teploty vzduchu sa zvyšuje a s poklesom klesá. Pri 0° je rýchlosť zvuku 331 m/s (1192 km/h), pri +20° je to už 343 m/s (1235 km/h).

Rýchlosť zvuku v kvapalinách je vo všeobecnosti väčšia ako rýchlosť zvuku vo vzduchu. Experimenty na určenie rýchlosti sa prvýkrát uskutočnili na Ženevskom jazere v roku 1826. Dvaja fyzici nastúpili do člnov a rozišli sa na 14 km. Na jednom člne zapálili pušný prach a zároveň udreli na zvon spustený do vody. Zvuk zvonu s pomocou špeciálneho klaksónu, tiež spusteného do vody, zachytili na inom člne. Rýchlosť zvuku vo vode bola určená z časového intervalu medzi zábleskom svetla a príchodom zvukového signálu. Pri teplote +8° to bolo približne 1440 m/s. Ľudia pracujúci v podvodných štruktúrach potvrdzujú, že zvuky z brehu sú pod vodou jasne počuteľné a rybári vedia, že ryby odplávajú pri najmenšom podozrivom hluku na brehu.

Rýchlosť zvuku v pevné látky viac ako kvapaliny a plyny. Napríklad, ak priložíte ucho na koľajnicu, potom po náraze na druhý koniec koľajnice bude človek počuť dva zvuky. Jeden z nich "príde" k uchu pozdĺž koľajnice, druhý - vzduchom. Zem má dobrú zvukovú vodivosť. Preto boli v dávnych dobách počas obliehania do hradieb pevnosti umiestnení „poslucháči“, ktorí podľa zvuku prenášaného zemou mohli určiť, či nepriateľ kopal k hradbám alebo nie, či sa kavaléria ponáhľala alebo nie. Mimochodom, vďaka tomu môžu ľudia, ktorí stratili sluch, niekedy tancovať na hudbu, ktorá sa k ich sluchovým nervom nedostáva cez vzduch a vonkajšie ucho, ale cez podlahu a kosti.

Rýchlosť zvuku je rýchlosť šírenia elastických vĺn v prostredí, a to ako pozdĺžnych (v plynoch, kvapalinách alebo pevných látkach), tak aj priečnych, šmykových (v pevných látkach), určená elasticitou a hustotou prostredia. Rýchlosť zvuku v pevných látkach je väčšia ako v kvapalinách. V kvapalinách vrátane vody sa zvuk šíri viac ako 4-krát rýchlejšie ako vo vzduchu. Rýchlosť zvuku v plynoch závisí od teploty média, v monokryštáloch - od smeru šírenia vlny.