поширення звуку
фізика
Підручник для 9 класу
Ми сприймаємо звуки, перебуваючи на відстані від їх джерел. Зазвичай звук доходить до нас по повітрю. Повітря є пружним середовищем, що передає звук.
Якщо між джерелом і приймачем видалити звукопередающую середу, то звук поширюватися не буде і, отже, приймач не сприйме його. Продемонструємо це на досвіді.
Помістимо під дзвін повітряного насоса годинник-будильник (рис. 80). Поки в дзвоні знаходиться повітря, звук дзвінка чути ясно. При відкачуванні повітря з-під дзвони звук поступово слабшає і, нарешті, стає нечутним. Без передавальної середовища коливання тарілки дзвінка не можуть поширюватися, і звук не доходить до нашого вуха. Упустимо під дзвін повітря і знову почуємо дзвін.
Мал. 80. Досвід, який доводить, що в просторі, де немає речової середовища, звук не поширюється
Добре проводять звуки пружні речовини, наприклад метали, деревина, рідини, гази.
Покладемо на один кінець дерев'яної дошки кишеньковий годинник, а самі відійдемо до іншого кінця. Приклавши вухо до дошки, почуємо хід годинника.
Прив'яжемо до металевої ложці мотузку. Кінець мотузки докладемо до вуха. Б'ючи по ложці, почуємо сильний звук. Ще сильніший звук почуємо, якщо мотузку замінимо дротом.
М'які і пористі тіла - погані провідники звуку. Щоб захистити якусь приміщення від проникнення сторонніх звуків, стіни, підлога і стеля прокладають прошарками з звукопоглинальних матеріалів. Як прошарків використовують повсть, пресовану пробку, пористі камені, різні синтетичні матеріали (наприклад, пінопласт), виготовлені на основі спінених полімерів. Звук в таких прошарках швидко згасає.
Рідини добре проводять звук. Риби, наприклад, добре чують кроки і голоси на березі, це відомо досвідченим рибалкам.
Отже, звук поширюється в будь-який пружною середовищі - твердої, рідкої і газоподібної, але не може поширюватися в просторі, де немає речовини.
Коливання джерела створюють в навколишньому його середовищі пружну хвилю звукової частоти. Хвиля, досягаючи вуха, впливає на барабанну перетинку, змушуючи її коливатися з частотою, що відповідає частоті джерела звуку. Тремтіння барабанної перетинки передаються через систему кісточок закінченнях слухового нерва, дратують їх і тим викликають відчуття звуку.
Нагадаємо, що в газах і рідинах можуть існувати тільки поздовжні пружні хвилі. Звук в повітрі, наприклад, передається поздовжніми хвилями, т. Е. Чергуються згущення і розрідження повітря, що йдуть від джерела звуку.
При стрільбі з рушниці звук пострілу чути пізніше, ніж видно появу вогню і диму
Звукова хвиля, як і будь-які інші механічні хвилі, поширюється в просторі не миттєво, а з певною швидкістю. У цьому можна переконатися, наприклад, спостерігаючи здалеку за стріляниною з рушниці. Спочатку бачимо вогонь і дим, а потім через деякий час чуємо звук пострілу. Дим з'являється в той же час, коли відбувається перше звукове коливання. Вимірявши проміжок часу t між моментом виникнення звуку (момент появи диму) і моментом, коли він доходить до вуха, можна визначити швидкість поширення звуку:
Вимірювання показують, що швидкість звуку в повітрі при 0 ° С і нормальному атмосферному тиску дорівнює 332 м / с.
Швидкість звуку в газах тим більше, чим вище їх температура. Наприклад, при 20 ° С швидкість звуку в повітрі дорівнює 343 м / с, при 60 ° С - 366 м / с, при 100 ° С - 387 м / с. Пояснюється це тим, що з підвищенням температури зростає пружність газів, а чим більше пружні сили, що виникають в середовищі при її деформації, тим більше рухливість частинок і тим швидше передаються коливання від однієї точки до іншої.
Швидкість звуку залежить також від властивостей середовища, в якій поширюється звук. Наприклад, при 0 ° С швидкість звуку в водні дорівнює 1 284 м / с, а в вуглекислому газі - 259 м / с, так як молекули водню менш масивні і менш інертні.
В даний час швидкість звуку може бути виміряна в будь-якому середовищі.
Молекули в рідинах і твердих тілах розташовані ближче один до одного і сильніше взаємодіють, ніж молекули газів. Тому швидкість звуку в рідких і твердих середовищах більше, ніж в газоподібних.
Оскільки звук - це хвиля, то для визначення швидкості звуку, крім формули V = s / t, можна користуватися відомими вам формулами: V = λ / T і V = vλ. При вирішенні завдань швидкість звуку в повітрі зазвичай вважають рівною 340 м / с.
- З якою метою ставлять досвід, зображений на малюнку 80? Опишіть, як цей досвід проводиться і який висновок з нього слід.
- Чи може звук поширюватися в газах, рідинах, твердих тілах? Відповіді підтвердіть прикладами.
- Які тіла краще проводять звук - пружні або пористі? Наведіть приклади пружних і пористих тіл.
- Яку хвилю - подовжню або поперечну - являє собою звук, що поширюється в повітрі; в воді?
- Наведіть приклад, який показує, що звукова хвиля поширюється не миттєво, а з певною швидкістю.