Vibrations et ondes sonores. Sources sonores

sources sonores.

Vibrations sonores

Plan de leçon.

1. Moment organisationnel

Bonjour gars! Notre leçon a une large application pratique dans la pratique quotidienne. Par conséquent, vos réponses dépendront de l'observation dans la vie et de la capacité à analyser vos observations.

2. Répétition des connaissances de base.

Les diapositives n° 1, 2, 3, 4, 5 sont affichées sur l'écran du projecteur (annexe 1).

Les gars, devant vous se trouve un jeu de mots croisés, en le résolvant, vous apprendrez le mot clé de la leçon.

1er fragment : nommer un phénomène physique

2ème extrait : nommer le processus physique

3e fragment : nommer la grandeur physique

4ème fragment : nommer le périphérique physique

R	O	H
À
			À
			*Pour*

Faites attention au mot surligné. Ce mot est "SON", c'est le mot clé de la leçon. Notre leçon est consacrée au son et aux vibrations sonores. Ainsi, le sujet de la leçon est « Les sources du son. Vibrations sonores". Dans la leçon, vous apprendrez quelle est la source du son, quelles sont les vibrations sonores, leur apparition et certains Applications pratiques dans ta vie.

3. Explication du nouveau matériel.

Faisons une expérience. Le but de l'expérience : découvrir les causes du son.

Expérience avec une règle en métal(Annexe 2).

Qu'avez-vous observé ? Quelle peut être la conclusion ?

Conclusion: un corps vibrant crée du son.

Faisons l'expérience suivante. Le but de l'expérience : savoir si le son est toujours créé par un corps vibrant.

L'appareil que vous voyez devant vous s'appelle fourchette.

Expérience avec un diapason et balle de tennis accroché à un fil(Annexe 3) .

Vous entendez le son produit par le diapason, mais les vibrations du diapason ne sont pas perceptibles. Pour nous assurer que le diapason oscille, nous le déplaçons avec précaution vers une boule ombragée suspendue à un fil et nous verrons que les vibrations du diapason sont transmises à la boule, qui est entrée en mouvement périodique.

Conclusion: le son est généré par tout corps vibrant.

Nous vivons dans un océan de sons. Le son est produit par des sources sonores. Il existe des sources sonores artificielles et naturelles. Les sources naturelles de son comprennent cordes vocales (Annexe 1 - diapositive n° 6) L'air que nous respirons quitte les poumons par les voies respiratoires jusqu'au larynx. Le larynx contient les cordes vocales. Sous la pression de l'air expiré, ils se mettent à osciller. Le rôle du résonateur est joué par la bouche et le nez, ainsi que par la poitrine. Pour la parole articulée, en plus des cordes vocales, la langue, les lèvres, les joues, le palais mou et l'épiglotte sont également nécessaires.

Les sources naturelles de son comprennent également le bourdonnement d'un moustique, d'une mouche, d'une abeille ( ailes battantes).

Question:ce qui crée le son.

(L'air dans le ballon est sous pression lorsqu'il est comprimé. Ensuite, il se dilate considérablement et crée une onde sonore.)

Ainsi, le son crée non seulement un corps oscillant, mais également un corps en forte expansion. Il est évident que dans tous les cas d'apparition du son, les couches d'air se déplacent, c'est-à-dire qu'une onde sonore se produit.

L'onde sonore est invisible, elle ne peut être entendue que par des appareils physiques. Pour enregistrer et étudier les propriétés d'une onde sonore, nous utilisons un ordinateur, qui est actuellement largement utilisé par les physiciens pour la recherche. Un programme de recherche spécial est installé sur l'ordinateur et un microphone est connecté qui capte les vibrations sonores (annexe 4). Regarde l'écran. Sur l'écran, vous voyez une représentation graphique de l'onde sonore. Quel est ce graphique ? ( sinusoïde)

Expérimentons avec un diapason avec une plume. Frappez le diapason avec un maillet en caoutchouc. Les élèves voient les vibrations du diapason, mais n'entendent pas le son.

Question:Pourquoi y a-t-il des vibrations, mais vous n'entendez pas le son ?

Il s'avère que les gars, l'oreille humaine perçoit des gammes sonores allant de 16 Hz à Hz, c'est un son audible.

Écoutez-les via l'ordinateur et notez le changement dans les fréquences de la gamme (Annexe 5). Faites attention à la façon dont la forme de la sinusoïde change lorsque la fréquence des vibrations sonores change (la période d'oscillation diminue, et donc la fréquence augmente).

Certains sons sont inaudibles pour l'oreille humaine. Ce sont les infrasons (plage d'oscillation inférieure à 16 Hz) et les ultrasons (plage supérieure à Hz). Vous voyez le schéma des gammes de fréquences sur le tableau noir, dessinez-le dans un cahier (annexe 5). En explorant les infra et les ultrasons, les scientifiques ont découvert de nombreux fonctionnalités intéressantes ces ondes sonores. À propos de ces faits intéressants vos camarades nous le diront (Annexe 6).

4. Consolidation du matériel étudié.

Pour consolider le matériel étudié dans la leçon, je propose de jouer au jeu VRAI-FAUX. Je lis la situation et vous brandissez une pancarte VRAI ou FAUX et expliquez votre réponse.

Des questions. 1. Est-il vrai que tout corps vibrant est la source du son ? (à droite).

2. Est-il vrai que la musique sonne plus fort dans une salle pleine de monde que dans une salle vide ? (incorrect, car la salle vide agit comme un résonateur de vibrations).

3. Est-il vrai qu'un moustique bat des ailes plus vite qu'un bourdon ? (vrai, car le son produit par le moustique est plus élevé, donc la fréquence des oscillations des ailes est également plus élevée).

4. Est-il vrai que les vibrations d'un diapason sonore diminuent plus rapidement si son pied est placé sur une table ? (correct, car les vibrations du diapason sont transmises à la table).

5. Est-il vrai que les chauves-souris voir avec le son? (correct, car les chauves-souris émettent des ultrasons puis écoutent le signal réfléchi).

6. Est-il vrai que certains animaux "prédisent" un tremblement de terre à l'aide d'infrasons ? (C'est vrai, par exemple, les éléphants ressentent un tremblement de terre en quelques heures et sont extrêmement excités en même temps).

7. Est-il vrai que les infrasons provoquent des troubles mentaux chez les personnes ? (C'est vrai, à Marseille (France) une petite usine a été construite à côté du centre scientifique. Peu de temps après son lancement, l'un des laboratoires scientifiques a découvert phénomènes étranges. Après être resté dans sa chambre pendant quelques heures, le chercheur est devenu complètement stupide : il pouvait à peine résoudre même un problème simple).

Et en conclusion, je suggère qu'à partir des lettres coupées, en réarrangeant, obtenir mots clés cours.

KVZU - SON

RAMTNOKE - FOURCHETTE

TRAKZUVLU - ULTRASONS

FRAKVZUNI - INFRAZONE

OKLABEINJA - VASCULATIONS

5. Résumer la leçon et les devoirs.

Résultats des cours. Dans la leçon, nous avons découvert que :

Que tout corps vibrant crée du son ;

Le son se propage dans l'air sous forme d'ondes sonores ;

Les sons sont audibles et inaudibles ;

L'ultrason est un son inaudible dont la fréquence d'oscillation est supérieure à 20 kHz ;

L'infrason est un son inaudible avec une fréquence d'oscillation inférieure à 16 Hz ;

L'échographie est largement utilisée dans la science et la technologie.

Devoirs:

1. §34, ex. 29 (Perychkine 9 cellules)

2. Continuez le raisonnement :

J'entends le son : a) mouches ; b) un objet tombé ; c) orages, parce que ....

Je n'entends pas le son : a) d'une colombe grimpante ; b) d'un aigle planant dans le ciel, parce que ...

Avant de comprendre ce que sont les sources sonores, réfléchissez à ce qu'est le son ? Nous savons que la lumière est un rayonnement. Réfléchi par les objets, ce rayonnement pénètre dans nos yeux et nous pouvons le voir. Le goût et l'odorat sont de petites particules du corps qui sont perçues par nos récepteurs respectifs. Quel genre de son est cet animal?

Les sons sont transmis dans l'air

Vous devez avoir vu comment la guitare est jouée. Peut-être savez-vous vous-même comment le faire. Il est important que les cordes produisent un son différent dans la guitare lorsqu'elles sont tirées. Très bien. Mais si vous pouviez mettre la guitare dans le vide et tirer les cordes, alors vous seriez très surpris que la guitare ne produise aucun son.

De telles expériences ont été menées avec une variété de corps, et le résultat était toujours le même - aucun son n'a été entendu dans l'espace sans air. De là découle une conclusion logique, le son est transmis dans l'air. Par conséquent, le son est quelque chose qui arrive aux particules de substances atmosphériques et aux corps producteurs de sons.

Sources sonores - corps vibrants

Plus loin. À la suite d'une grande variété de nombreuses expériences, il a été possible d'établir que le son est dû à la vibration des corps. Les sources sonores sont des corps qui vibrent. Ces vibrations sont transmises par des molécules d'air et notre oreille, percevant ces vibrations, les interprète en sensations sonores qui nous sont compréhensibles.

Il n'est pas difficile de vérifier cela. Prenez un gobelet en verre ou en cristal et posez-le sur la table. Tapotez-le légèrement avec une cuillère en métal. Vous entendrez un son long et fin. Maintenant, touchez le verre avec votre main et appuyez à nouveau. Le son changera et deviendra beaucoup plus court.

Et maintenant, laissez plusieurs personnes enrouler leurs bras autour du verre aussi complètement que possible, ainsi que la jambe, en essayant de ne pas laisser une seule zone libre, à l'exception de la très petit endroit frapper avec une cuillère. Frappez à nouveau le verre. Vous n'entendrez pratiquement aucun son, et celui qui sera se révélera faible et très court. Ça dit quoi?

Dans le premier cas, après l'impact, le verre oscillait librement, ses vibrations se transmettaient dans l'air et parvenaient à nos oreilles. Dans le second cas, la plupart des vibrations étaient absorbées par notre main, et le son devenait beaucoup plus court, à mesure que les vibrations du corps diminuaient. Dans le troisième cas, presque toutes les vibrations du corps ont été instantanément absorbées par les mains de tous les participants et le corps n'a presque pas oscillé, et par conséquent, presque aucun son n'a été émis.

Il en va de même pour toutes les autres expériences auxquelles vous pouvez penser et exécuter. Les vibrations des corps, transmises aux molécules d'air, seront perçues par nos oreilles et interprétées par le cerveau.

Vibrations sonores de différentes fréquences

Le son est donc une vibration. Les sources sonores nous transmettent des vibrations sonores dans l'air. Pourquoi alors n'entendons-nous pas toutes les vibrations de tous les objets ? Parce que les vibrations ont des fréquences différentes.

Le son perçu par l'oreille humaine est constitué de vibrations sonores d'une fréquence d'environ 16 Hz à 20 kHz. Les enfants entendent des sons de fréquences plus élevées que les adultes, et les gammes de perception des divers êtres vivants diffèrent généralement beaucoup.

Les sons sont transmis dans l'air

Sources sonores - corps vibrants

Et maintenant, laissez plusieurs personnes enrouler leurs bras autour du verre aussi complètement que possible, avec la jambe, en essayant de ne pas laisser une seule zone libre, à l'exception d'un très petit endroit pour frapper avec une cuillère. Frappez à nouveau le verre. Vous n'entendrez pratiquement aucun son, et celui qui sera se révélera faible et très court. Ça dit quoi?

Vibrations sonores de différentes fréquences

Les oreilles sont un instrument très fin et délicat, qui nous est donné par la nature, vous devez donc en prendre soin, en tant que remplaçants et analogues dans corps humain n'existe pas.

La branche de la physique qui traite des vibrations sonores s'appelle acoustique.

L'oreille humaine est conçue de telle manière qu'elle perçoit les vibrations d'une fréquence de 20 Hz à 20 kHz comme un son. Basses fréquences (son de grosse caisse ou tuyau d'orgue) sont perçues par l'oreille comme des notes graves. Le sifflement ou le couinement d'un moustique correspond à des fréquences élevées. Les oscillations de fréquence inférieure à 20 Hz sont appelées infrason, et avec une fréquence supérieure à 20 kHz - ultrason. Une personne n'entend pas de telles vibrations, mais il y a des animaux qui entendent des infrasons provenant de la croûte terrestre avant le tremblement de terre. En les entendant, les animaux quittent la zone dangereuse.

En musique, les fréquences acoustiques correspondent à mais là. La note "la" de l'octave principale (clé C) correspond à une fréquence de 440 Hz. La note "la" de l'octave suivante correspond à une fréquence de 880 Hz. Et donc toutes les autres octaves diffèrent en fréquence exactement deux fois. A l'intérieur de chaque octave, on distingue 6 tons ou 12 demi-tons. Tout le monde Ton a une fréquence de yf2~ 1,12 différente de la fréquence de la tonalité précédente, chacune demi-ton diffère de la précédente en "$2 . On voit que chaque fréquence suivante diffère de la précédente non pas de quelques Hz, mais de le même numéro une fois. Une telle échelle est appelée logarithmique, puisque la distance égale entre les tons sera exactement sur l'échelle logarithmique, où ce n'est pas la valeur elle-même qui est tracée, mais son logarithme.

Si le son correspond à une fréquence v (ou avec = 2tcv), alors on l'appelle harmonique, ou monochromatique. Les sons purement harmoniques sont rares. Presque toujours, le son contient un ensemble de fréquences, c'est-à-dire que son spectre (voir section 8 de ce chapitre) est complexe. Les vibrations musicales contiennent toujours le ton fondamental cco \u003d 2n / T, où T est la période, et un ensemble d'harmoniques 2 (Oo, Zco 0, 4coo, etc. Un ensemble d'harmoniques indiquant leurs intensités en musique est appelé timbre. Différents instruments de musique, différents chanteurs qui frappent la même note ont des timbres différents. Cela leur donne des couleurs différentes.

Un mélange de fréquences non multiples est également possible. Dans la musique classique européenne, cela est considéré comme dissonant. Cependant, il est utilisé dans la musique moderne. Même le mouvement lent de toutes les fréquences dans le sens de l'augmentation ou de la diminution est utilisé (ukulélé).

Dans les sons non musicaux, toute combinaison de fréquences dans le spectre et leur changement dans le temps sont possibles. Le spectre de ces sons peut être continu (voir section 8). Si les intensités de toutes les fréquences sont approximativement les mêmes, alors un tel son s'appelle " bruit blanc» (le terme est tiré de l'optique, où couleur blanche est la totalité de toutes les fréquences).

Les sons de la parole humaine sont très complexes. Ils ont un spectre complexe qui change rapidement au fil du temps lors de la prononciation d'un seul son, d'un mot et d'une phrase entière. Cela donne aux sons de la parole des intonations et des accents différents. Par conséquent, il est possible de distinguer une personne d'une autre par la voix, même si elles prononcent les mêmes mots.

Une onde sonore (vibrations sonores) est une vibration mécanique des molécules d'une substance (par exemple, l'air) transmise dans l'espace.

Mais tous les corps oscillants ne sont pas une source de son. Par exemple, une masse oscillante suspendue à un fil ou à un ressort ne fait pas de bruit. Une règle en métal cessera également de sonner si vous la déplacez dans un étau et allongez ainsi l'extrémité libre de sorte que sa fréquence d'oscillation devienne inférieure à 20 Hz. Des études ont montré que l'oreille humaine est capable de percevoir comme un son les vibrations mécaniques des corps se produisant à une fréquence de 20 Hz à 20 000 Hz. Par conséquent, les vibrations dont les fréquences se situent dans cette plage sont appelées sons. Les vibrations mécaniques dont la fréquence dépasse 20 000 Hz sont appelées ultrasons et les vibrations dont les fréquences sont inférieures à 20 Hz sont appelées infrasons. Il convient de noter que les limites indiquées de la plage sonore sont arbitraires, car elles dépendent de l'âge des personnes et caractéristiques individuelles leur appareil auditif. Habituellement, avec l'âge, la limite de fréquence supérieure des sons perçus diminue considérablement - certaines personnes âgées peuvent entendre des sons dont les fréquences ne dépassent pas 6000 Hz. Les enfants, au contraire, peuvent percevoir des sons dont la fréquence est légèrement supérieure à 20 000 Hz. Des oscillations dont les fréquences sont supérieures à 20 000 Hz ou inférieures à 20 Hz sont entendues par certains animaux. Le monde est rempli d'une grande variété de sons : le tic-tac des horloges et le grondement des moteurs, le bruissement des feuilles et le hurlement du vent, le chant des oiseaux et la voix des gens. À propos de la naissance des sons et de ce qu'ils représentent, les gens ont commencé à deviner il y a très longtemps. Ils ont remarqué, par exemple, que le son est créé par des corps qui vibrent dans l'air. Suite ancien philosophe grec et le scientifique encyclopédique Aristote, sur la base d'observations, a correctement expliqué la nature du son, estimant que le corps sonore crée une compression et une raréfaction alternées de l'air. Ainsi, une corde oscillante comprime maintenant, puis raréfie l'air, et en raison de l'élasticité de l'air, ces influences alternées sont transmises plus loin dans l'espace - de couche en couche, des ondes élastiques apparaissent. Parvenant à notre oreille, ils agissent sur les tympans et provoquent la sensation sonore. A l'oreille, une personne perçoit des ondes élastiques ayant une fréquence allant d'environ 16 Hz à 20 kHz (1 Hz - 1 oscillation par seconde). Conformément à cela, les ondes élastiques dans tout milieu dont les fréquences se situent dans les limites indiquées sont appelées ondes sonores ou simplement son. Dans l'air à une température de 0 ° C et à une pression normale, le son se propage à une vitesse de 330 m/s, dans l'eau de mer - environ 1500 m/s, dans certains métaux, la vitesse du son atteint 7000 m/s. Les ondes élastiques dont la fréquence est inférieure à 16 Hz sont appelées infrasons et les ondes dont la fréquence dépasse 20 kHz sont appelées ultrasons.

La source du son dans les gaz et les liquides peut être non seulement des corps vibrants. Par exemple, une balle et une flèche sifflent en vol, le vent hurle. Et le rugissement d'un avion à turboréacteur consiste non seulement en le bruit des unités de fonctionnement - un ventilateur, un compresseur, une turbine, une chambre de combustion, etc., mais aussi en le bruit d'un courant-jet, d'un vortex, de flux d'air turbulents qui se produisent lorsque l'avion circule à grande vitesse. Un corps se précipitant rapidement dans l'air ou dans l'eau, pour ainsi dire, rompt le flux autour de lui, génère périodiquement des zones de raréfaction et de compression dans le milieu. Le résultat est des ondes sonores. Le son peut se propager sous forme d'ondes longitudinales et transversales. Dans un milieu gazeux et liquide, seules des ondes longitudinales apparaissent lorsque mouvement oscillant particules se produit uniquement dans la direction dans laquelle l'onde se propage. À solides en plus des longitudinaux, il y a aussi ondes transversales lorsque les particules du milieu oscillent dans des directions perpendiculaires à la direction de propagation des ondes. Là, en frappant la corde perpendiculairement à sa direction, on fait courir l'onde le long de la corde. L'oreille humaine n'est pas également réceptive aux sons de fréquences différentes. Il est le plus sensible aux fréquences de 1000 à 4000 Hz. A très haute intensité, les ondes ne sont plus perçues comme des sons, provoquant une sensation de douleur pressante dans les oreilles. L'intensité des ondes sonores à laquelle cela se produit s'appelle le seuil. sensation de douleur. Les notions de tonalité et de timbre du son sont également importantes dans l'étude du son. N'importe quel son réel, que ce soit une voix humaine ou un jeu instrument de musique, n'est pas une simple oscillation harmonique, mais une sorte de mélange de plusieurs vibrations harmoniques avec un certain ensemble de fréquences. Celui dont la fréquence est la plus basse est appelé le ton fondamental, les autres sont des harmoniques. Un nombre différent d'harmoniques inhérentes à un son particulier lui donne une couleur spéciale - timbre. La différence entre un timbre et un autre est due non seulement au nombre, mais aussi à l'intensité des harmoniques qui accompagnent le son du ton fondamental. Par timbre, nous pouvons facilement distinguer les sons du violon et du piano, de la guitare et de la flûte, nous reconnaissons les voix des personnes familières.

Fréquence d'oscillation appelé le nombre d'oscillations complètes par seconde. L'unité de fréquence est 1 hertz (Hz). 1 hertz correspond à une oscillation complète (dans un sens et dans l'autre) se produisant en une seconde.
Période appelé le temps (s) pendant lequel une oscillation complète se produit. Plus la fréquence d'oscillation est élevée, plus leur période est courte, c'est-à-dire f=1/T. Ainsi, la fréquence des oscillations est d'autant plus grande que leur période est courte, et inversement. La voix humaine crée des vibrations sonores avec une fréquence de 80 à 12 000 Hz, et l'ouïe perçoit des vibrations sonores dans la plage de 16 à 20 000 Hz.
Amplitude les oscillations sont appelées la plus grande déviation d'un corps oscillant par rapport à sa position d'origine (calme). Plus l'amplitude de vibration est grande, plus le son est fort. Les sons de la parole humaine sont des vibrations sonores complexes, constituées de l'un ou l'autre nombre de vibrations simples, différentes en fréquence et en amplitude. Dans chaque son de la parole, il n'y a que sa propre combinaison d'oscillations de différentes fréquences et amplitudes. Par conséquent, la forme des vibrations d'un son de la parole diffère nettement de la forme d'un autre, ce qui montre les graphiques des vibrations lors de la prononciation des sons a, o et y.

Une personne caractérise tous les sons en fonction de sa perception en termes d'intensité et de hauteur.