Vibrazioni sonore e onde. Sorgenti sonore

Sorgenti sonore.

Vibrazioni sonore

Schema della lezione.

1. Momento organizzativo

Ciao ragazzi! La nostra lezione ha un'ampia applicazione pratica nella pratica quotidiana. Pertanto, le tue risposte dipenderanno dall'osservazione nella vita e dalla capacità di analizzare le tue osservazioni.

2. Ripetizione delle conoscenze di base.

Le diapositive n. 1, 2, 3, 4, 5 vengono visualizzate sullo schermo del proiettore (Appendice 1).

Ragazzi, di fronte a voi c'è un cruciverba, risolvendolo imparerete la parola chiave della lezione.

1° frammento: nominare un fenomeno fisico

2° frammento: nominare il processo fisico

3° frammento: nominare la quantità fisica

4° frammento: nominare il dispositivo fisico

R	w	H
A
			In
			A

Presta attenzione alla parola evidenziata. Questa parola è "SUONO", è la parola chiave della lezione. La nostra lezione è dedicata al suono e alle vibrazioni sonore. Quindi, l'argomento della lezione è "Fonti del suono. Vibrazioni sonore". Nella lezione imparerai qual è la fonte del suono, quali sono le vibrazioni sonore, la loro presenza e alcune applicazioni pratiche nella tua vita.

3. Spiegazione del nuovo materiale.

Facciamo un esperimento. Lo scopo dell'esperimento: scoprire le cause del suono.

Esperienza con un righello di metallo(Appendice 2).

Cosa hai osservato? Quale può essere la conclusione?

Conclusione: un corpo vibrante crea suono.

Facciamo il seguente esperimento. Scopo dell'esperimento: scoprire se il suono è sempre creato da un corpo vibrante.

Viene chiamato il dispositivo che vedi di fronte a te forchetta.

Esperienza con un diapason e palla da tennis appeso a un filo(Appendice 3) .

Si sente il suono che fa il diapason, ma le vibrazioni del diapason non si notano. Per fare in modo che il diapason oscilli, lo spostiamo con cura su una pallina ombreggiata sospesa su un filo e vedremo che le vibrazioni del diapason vengono trasmesse alla pallina, che è entrata in moto periodico.

Conclusione: il suono è generato da qualsiasi corpo vibrante.

Viviamo in un oceano di suoni. Il suono è prodotto da sorgenti sonore. Ci sono sia sorgenti sonore artificiali che naturali. Le sorgenti naturali del suono includono corde vocali (Appendice 1 - diapositiva n. 6) L'aria che respiriamo lascia i polmoni attraverso le vie aeree nella laringe. La laringe contiene le corde vocali. Sotto la pressione dell'aria espirata, iniziano a oscillare. Il ruolo del risuonatore è svolto dalla bocca e dal naso, così come dal torace. Per il linguaggio articolato, oltre alle corde vocali, sono necessarie anche la lingua, le labbra, le guance, il palato molle e l'epiglottide.

Le sorgenti naturali del suono includono anche il ronzio di una zanzara, di una mosca, di un'ape ( ali svolazzanti).

Domanda:cosa crea il suono.

(L'aria nel palloncino è sotto pressione quando viene compressa, quindi si espande notevolmente e crea un'onda sonora.)

Quindi, il suono crea non solo un corpo oscillante, ma anche in forte espansione. È ovvio che in tutti i casi di apparizione del suono, gli strati d'aria si muovono, cioè si forma un'onda sonora.

L'onda sonora è invisibile, può essere solo ascoltata e registrata anche da dispositivi fisici. Per registrare e studiare le proprietà di un'onda sonora, utilizziamo un computer, attualmente ampiamente utilizzato dai fisici per la ricerca. Sul computer è installato uno speciale programma di ricerca ed è collegato un microfono che capta le vibrazioni sonore (Appendice 4). Guarda lo schermo. Sullo schermo viene visualizzata una rappresentazione grafica dell'onda sonora. Cos'è questo grafico? ( sinusoide)

Proviamo con un diapason con una piuma. Colpisci il diapason con un martello di gomma. Gli studenti vedono le vibrazioni del diapason, ma non ne sentono il suono.

Domanda:Perché ci sono vibrazioni, ma non senti il suono?

Si scopre ragazzi, l'orecchio umano percepisce gamme sonore che vanno da 16 Hz a Hz, questo è un suono udibile.

Ascoltali attraverso il computer e cogli il cambiamento nelle frequenze della gamma (Appendice 5). Prestare attenzione a come cambia la forma della sinusoide al variare della frequenza delle vibrazioni sonore (il periodo di oscillazione diminuisce e quindi la frequenza aumenta).

Ci sono suoni che sono impercettibili all'orecchio umano. Questi sono gli infrasuoni (gamma di oscillazione inferiore a 16 Hz) e gli ultrasuoni (gamma maggiore di Hz). Vedi lo schema delle gamme di frequenza sulla lavagna, disegnalo su un quaderno (Appendice 5). Esplorando infra e ultrasuoni, gli scienziati ne hanno scoperti molti caratteristiche interessanti queste onde sonore. A proposito di questi fatti interessanti ce lo diranno i tuoi compagni di classe (Appendice 6).

4. Consolidamento del materiale studiato.

Per consolidare il materiale studiato nella lezione, suggerisco di giocare al gioco VERO-FALSO. Ho letto la situazione e tu alzi un segno VERO o FALSO e spieghi la tua risposta.

Domande. 1. È vero che ogni corpo vibrante è la fonte del suono? (giusto).

2. È vero che la musica suona più forte in una sala piena di gente che in una vuota? (sbagliato, poiché la sala vuota funge da risonatore per le vibrazioni).

3. È vero che una zanzara sbatte le ali più velocemente di un calabrone? (vero, perché il suono prodotto dalla zanzara è più alto, quindi anche la frequenza delle oscillazioni delle ali è maggiore).

4. È vero che le vibrazioni di un diapason che suona decadono più velocemente se la sua gamba è appoggiata su un tavolo? (corretto, perché le vibrazioni del diapason vengono trasmesse al tavolo).

5. È vero? i pipistrelli vedi con il suono? (corretto, poiché i pipistrelli emettono ultrasuoni e poi ascoltano il segnale riflesso).

6. È vero che alcuni animali "predicono" un terremoto usando gli infrasuoni? (Esatto, ad esempio, gli elefanti sentono un terremoto in poche ore e sono estremamente eccitati allo stesso tempo).

7. È vero che gli infrasuoni provocano disturbi mentali nelle persone? (esatto, a Marsiglia (Francia) è stata costruita una piccola fabbrica vicino al centro scientifico. Poco dopo il suo lancio, uno dei laboratori scientifici ha scoperto strani fenomeni. Dopo essere rimasto nella sua stanza per un paio d'ore, il ricercatore è diventato assolutamente stupido: difficilmente riusciva a risolvere anche un semplice problema).

E in conclusione, suggerisco che dalle lettere tagliate, riordinando, ottenga parole chiave lezione.

KVZU - SUONO

RAMTNOKE - Diapason

TRAKZUVLU - ULTRASUONI

FRAKVZUNI - INFRAZOUND

OKLABEINJA - VASCULAZIONI

5. Riassumendo la lezione e i compiti.

Risultati della lezione. Nella lezione abbiamo scoperto che:

Che qualsiasi corpo vibrante crei suono;

Il suono si propaga nell'aria come onde sonore;

I suoni sono udibili e impercettibili;

L'ultrasuono è un suono impercettibile la cui frequenza di oscillazione è superiore a 20 kHz;

L'infrasuono è un suono impercettibile con una frequenza di oscillazione inferiore a 16 Hz;

Gli ultrasuoni sono ampiamente utilizzati nella scienza e nella tecnologia.

Compiti a casa:

1. §34, es. 29 (Peryshkin 9 cellule)

2. Continua a ragionare:

Sento il suono: a) mosche; b) un oggetto caduto; c) temporali, perché ....

Non sento un suono: a) da una colomba rampicante; b) da un'aquila che vola nel cielo, perché ...

Prima di capire cosa sono le sorgenti sonore, pensa a cos'è il suono? Sappiamo che la luce è radiazione. Riflessa dagli oggetti, questa radiazione entra nei nostri occhi e possiamo vederla. Il gusto e l'olfatto sono piccole particelle del corpo che vengono percepite dai nostri rispettivi recettori. Che tipo di suono è questo animale?

I suoni vengono trasmessi attraverso l'aria

Devi aver visto come si suona la chitarra. Forse tu stesso sai come farlo. È importante che le corde emettano un suono diverso nella chitarra quando vengono tirate. Va bene. Ma se potessi mettere la chitarra nel vuoto e tirare le corde, saresti molto sorpreso che la chitarra non emetterebbe alcun suono.

Tali esperimenti sono stati condotti con una varietà di corpi e il risultato è sempre stato lo stesso: non si sentiva alcun suono nello spazio senz'aria. Da ciò segue una conclusione logica il suono viene trasmesso attraverso l'aria. Pertanto, il suono è qualcosa che accade alle particelle di sostanze aeree e ai corpi che producono suono.

Sorgenti sonore - corpi vibranti

Ulteriore. Come risultato di un'ampia varietà di numerosi esperimenti, è stato possibile stabilire che il suono nasce a causa della vibrazione dei corpi. Le sorgenti sonore sono corpi che vibrano. Queste vibrazioni sono trasmesse dalle molecole d'aria e il nostro orecchio, percependo queste vibrazioni, le interpreta in sensazioni sonore a noi comprensibili.

Non è difficile verificarlo. Prendi un calice di vetro o di cristallo e mettilo sul tavolo. Battilo leggermente con un cucchiaio di metallo. Sentirai un suono lungo e sottile. Ora tocca il vetro con la mano e tocca di nuovo. Il suono cambierà e diventerà molto più breve.

E ora che diverse persone avvolgano il più completamente possibile le braccia attorno al vetro, insieme alla gamba, cercando di non lasciare una sola area libera, tranne che per il piccolo posto colpire con un cucchiaio. Colpisci di nuovo il bicchiere. Non sentirai quasi nessun suono e quello che sarà si rivelerà debole e molto corto. Cosa dice?

Nel primo caso, dopo l'impatto, il vetro oscillava liberamente, le sue vibrazioni si trasmettevano nell'aria e arrivavano alle nostre orecchie. Nel secondo caso, la maggior parte delle vibrazioni è stata assorbita dalla nostra mano, e il suono è diventato molto più breve, poiché le vibrazioni del corpo sono diminuite. Nel terzo caso, quasi tutte le vibrazioni del corpo sono state istantaneamente assorbite dalle mani di tutti i partecipanti e il corpo quasi non ha oscillato e, di conseguenza, non è stato emesso quasi alcun suono.

Lo stesso vale per tutti gli altri esperimenti a cui puoi pensare ed eseguire. Le vibrazioni dei corpi, trasmesse alle molecole d'aria, saranno percepite dalle nostre orecchie e interpretate dal cervello.

Vibrazioni sonore di diverse frequenze

Quindi il suono è vibrazione. Le sorgenti sonore ci trasmettono vibrazioni sonore attraverso l'aria. Perché, allora, non sentiamo tutte le vibrazioni di tutti gli oggetti? Perché le vibrazioni hanno frequenze diverse.

Il suono percepito dall'orecchio umano è costituito da vibrazioni sonore con una frequenza compresa tra circa 16 Hz e 20 kHz. I bambini sentono suoni di frequenze più alte rispetto agli adulti e le gamme di percezione dei vari esseri viventi generalmente differiscono molto.

I suoni vengono trasmessi attraverso l'aria

Sorgenti sonore - corpi vibranti

E ora lascia che più persone avvolgano le braccia attorno al vetro il più completamente possibile, insieme alla gamba, cercando di non lasciare una sola area libera, ad eccezione di un piccolissimo spazio per colpire con un cucchiaio. Colpisci di nuovo il bicchiere. Non sentirai quasi nessun suono e quello che sarà si rivelerà debole e molto corto. Cosa dice?

Vibrazioni sonore di diverse frequenze

Le orecchie sono uno strumento molto sottile e delicato, datoci dalla natura, quindi dovresti prendertene cura, come sostituti e analoghi in corpo umano non esiste.

Viene chiamata la branca della fisica che si occupa delle vibrazioni sonore acustica.

L'orecchio umano è progettato in modo tale da percepire le vibrazioni con una frequenza compresa tra 20 Hz e 20 kHz come suono. Basse frequenze (suono di grancassa o canne d'organo) sono percepiti dall'orecchio come note basse. Il fischio o il cigolio di una zanzara corrisponde alle alte frequenze. Vengono chiamate oscillazioni con una frequenza inferiore a 20 Hz infrasuoni, e con una frequenza superiore a 20 kHz - ultrasuoni. Una persona non sente tali vibrazioni, ma ci sono animali che sentono gli infrasuoni provenienti da la crosta terrestre prima del terremoto. Sentendoli, gli animali lasciano la zona pericolosa.

Nella musica, le frequenze acustiche corrispondono ma lì. La nota "la" dell'ottava principale (tasto C) corrisponde ad una frequenza di 440 Hz. La nota "la" dell'ottava successiva corrisponde a una frequenza di 880 Hz. E così tutte le altre ottave differiscono in frequenza esattamente due volte. All'interno di ogni ottava si distinguono 6 toni o 12 semitoni. Tutti tono ha una frequenza di yf2~ 1,12 diverso dalla frequenza del tono precedente, ciascuno semitono differisce dalla precedente in "$2 . Vediamo che ogni frequenza successiva differisce dalla precedente non di pochi Hz, ma di lo stesso numero una volta. Si chiama tale scala logaritmico, poiché l'uguale distanza tra i toni sarà esattamente sulla scala logaritmica, dove non si traccia il valore stesso, ma il suo logaritmo.

Se il suono corrisponde a una frequenza v (o con = 2tcv), allora si dice armonico, o monocromatico. I suoni puramente armonici sono rari. Quasi sempre, il suono contiene un insieme di frequenze, cioè il suo spettro (vedi sezione 8 di questo capitolo) è complesso. Le vibrazioni musicali contengono sempre il tono fondamentale cco \u003d 2n / T, dove T è il punto, e un insieme di armonici 2 (Oo, Zco 0, 4coo, ecc. Viene chiamato un insieme di armonici che indicano le loro intensità nella musica timbro. Strumenti musicali diversi, cantanti diversi che suonano la stessa nota hanno timbri diversi. Questo dà loro colori diversi.

È anche possibile una mescolanza di frequenze non multiple. Nella musica classica europea, questo è considerato dissonante. Tuttavia, è usato nella musica moderna. Viene utilizzato anche il movimento lento di qualsiasi frequenza nella direzione di aumento o diminuzione (ukulele).

Nei suoni non musicali è possibile qualsiasi combinazione di frequenze nello spettro e il loro cambiamento nel tempo. Lo spettro di tali suoni può essere continuo (vedi Sezione 8). Se le intensità per tutte le frequenze sono approssimativamente le stesse, allora un tale suono è chiamato " rumore bianco» (il termine è tratto dall'ottica, dove Colore biancoè la totalità di tutte le frequenze).

I suoni del linguaggio umano sono molto complessi. Hanno uno spettro complesso che cambia rapidamente nel tempo quando si pronuncia un singolo suono, una parola e un'intera frase. Questo dà ai suoni del parlato diverse intonazioni e accenti. Di conseguenza, è possibile distinguere una persona da un'altra a voce, anche se pronunciano le stesse parole.

Un'onda sonora (vibrazioni sonore) è una vibrazione meccanica delle molecole di una sostanza (ad esempio l'aria) trasmessa nello spazio.

Ma non tutti i corpi oscillanti sono una fonte di suono. Ad esempio, una massa oscillante sospesa su un filo o su una molla non emette alcun suono. Un righello di metallo smetterà di suonare anche se lo sposti verso l'alto in una morsa e quindi allunghi l'estremità libera in modo che la sua frequenza di oscillazione diventi inferiore a 20 Hz. Gli studi hanno dimostrato che l'orecchio umano è in grado di percepire come suono le vibrazioni meccaniche dei corpi che si verificano a una frequenza compresa tra 20 Hz e 20.000 Hz. Pertanto, le vibrazioni le cui frequenze sono in questo intervallo sono chiamate suono. Le vibrazioni meccaniche la cui frequenza supera i 20.000 Hz sono dette ultrasoniche e le vibrazioni con frequenze inferiori a 20 Hz sono dette infrasoniche. Va notato che i limiti indicati della gamma sonora sono arbitrari, poiché dipendono dall'età delle persone e caratteristiche individuali il loro apparecchio acustico. Di solito, con l'età, il limite di frequenza superiore dei suoni percepiti diminuisce in modo significativo: alcune persone anziane possono sentire suoni con frequenze non superiori a 6000 Hz. I bambini, al contrario, possono percepire suoni la cui frequenza è di poco superiore a 20.000 Hz. Oscillazioni le cui frequenze sono maggiori di 20.000 Hz o inferiori a 20 Hz sono udite da alcuni animali. Il mondo è pieno di una grande varietà di suoni: il ticchettio degli orologi e il rombo dei motori, il fruscio delle foglie e l'ululato del vento, il canto degli uccelli e le voci delle persone. Su come nascono i suoni e cosa rappresentano, le persone hanno iniziato a indovinare molto tempo fa. Hanno notato, ad esempio, che il suono è creato da corpi che vibrano nell'aria. Di più filosofo greco antico e lo scienziato enciclopedico Aristotele, sulla base delle osservazioni, spiegò correttamente la natura del suono, ritenendo che il corpo sonoro crei una compressione alternata e una rarefazione dell'aria. Pertanto, una corda oscillante ora comprime, quindi rarefa l'aria e, a causa dell'elasticità dell'aria, queste influenze alternate vengono trasmesse più lontano nello spazio: da uno strato all'altro sorgono onde elastiche. Raggiungendo il nostro orecchio, agiscono sui timpani e provocano la sensazione del suono. A orecchio, una persona percepisce onde elastiche aventi una frequenza che va da circa 16 Hz a 20 kHz (1 Hz - 1 oscillazione al secondo). In accordo con ciò, le onde elastiche in qualsiasi mezzo le cui frequenze rientrano nei limiti indicati sono chiamate onde sonore o semplicemente suono. Nell'aria ad una temperatura di 0°C e pressione normale, il suono si propaga ad una velocità di 330 m/s, nell'acqua di mare - circa 1500 m/s, in alcuni metalli la velocità del suono raggiunge i 7000 m/s. Le onde elastiche con una frequenza inferiore a 16 Hz sono chiamate infrasuoni e le onde la cui frequenza supera i 20 kHz sono chiamate ultrasuoni.

La fonte del suono in gas e liquidi non possono essere solo corpi vibranti. Ad esempio, un proiettile e una freccia fischiano in volo, il vento ulula. E il ruggito di un aeromobile a turbogetto consiste non solo nel rumore delle unità operative: ventola, compressore, turbina, camera di combustione, ecc., ma anche nel rumore di una corrente a getto, vortice, flussi d'aria turbolenti che si verificano quando l'aeromobile scorre ad alta velocità. Un corpo che scorre rapidamente attraverso l'aria o l'acqua, per così dire, interrompe il flusso che lo circonda, genera periodicamente aree di rarefazione e compressione nel mezzo. Il risultato sono le onde sonore. Il suono può propagarsi sotto forma di onde longitudinali e trasversali. In un mezzo gassoso e liquido, sorgono solo onde longitudinali quando moto oscillante le particelle si verificano solo nella direzione in cui l'onda si propaga. A solidi oltre a quelli longitudinali, ci sono anche onde trasversali quando le particelle del mezzo oscillano in direzioni perpendicolari alla direzione di propagazione dell'onda. Lì, colpendo la corda perpendicolarmente alla sua direzione, facciamo scorrere l'onda lungo la corda. L'orecchio umano non è ugualmente ricettivo ai suoni di frequenze diverse. È più sensibile alle frequenze da 1000 a 4000 Hz. Ad intensità molto elevata, le onde non sono più percepite come suoni, causando una sensazione di dolore pressante alle orecchie. L'intensità delle onde sonore a cui ciò accade è chiamata soglia. sensazione di dolore. Nello studio del suono sono importanti anche i concetti di tono e timbro del suono. Qualsiasi suono reale, sia esso una voce umana o un gioco strumento musicale, non è una semplice oscillazione armonica, ma una sorta di miscuglio di molti vibrazioni armoniche con un certo insieme di frequenze. Quello con la frequenza più bassa è chiamato tono fondamentale, gli altri sono armonici. Un diverso numero di sfumature inerenti a un particolare suono gli conferisce un colore speciale - timbro. La differenza tra un timbro e l'altro è dovuta non solo al numero, ma anche all'intensità degli armonici che accompagnano il suono del tono fondamentale. Per timbro, possiamo facilmente distinguere i suoni del violino e del pianoforte, della chitarra e del flauto, riconosciamo le voci di persone familiari.

Frequenza di oscillazione chiamato il numero di oscillazioni complete al secondo. L'unità di frequenza è 1 hertz (Hz). 1 hertz corrisponde a un'oscillazione completa (nell'una e nell'altra direzione) che si verifica in un secondo.
Periodo chiamato il tempo (i) durante il quale si verifica un'oscillazione completa. Maggiore è la frequenza di oscillazione, più breve è il loro periodo, ad es. f=1/T. Pertanto, la frequenza delle oscillazioni è maggiore, più breve è il loro periodo e viceversa. La voce umana crea vibrazioni sonore con una frequenza da 80 a 12.000 Hz e l'udito percepisce vibrazioni sonore nell'intervallo 16-20.000 Hz.
Ampiezza le oscillazioni sono chiamate la massima deviazione di un corpo oscillante dalla sua posizione originale (calma). Maggiore è l'ampiezza della vibrazione, più forte è il suono. I suoni del linguaggio umano sono vibrazioni sonore complesse, costituite dall'uno o dall'altro numero di vibrazioni semplici, diverse per frequenza e ampiezza. Ogni suono della parola ha solo la propria combinazione di vibrazioni di diverse frequenze e ampiezze. Pertanto, la forma delle vibrazioni di un suono vocale differisce notevolmente dalla forma di un altro, che mostra i grafici delle vibrazioni durante la pronuncia dei suoni a, oey.

Una persona caratterizza qualsiasi suono in base alla sua percezione in termini di volume e altezza.