Skaņas avoti. Skaņas vibrācijas

Skaņa ir skaņas viļņi, kas izraisa mazāko gaisa daļiņu, citu gāzu, kā arī šķidro un cieto vielu vibrācijas. Skaņa var rasties tikai tur, kur ir matērija, neatkarīgi no tā, kādā matērijas stāvoklī tā atrodas. Vakuumā, kur nav vides, skaņa neizplatās, jo nav daļiņu, kas darbotos kā skaņas viļņi. Piemēram, kosmosā. Skaņu var modificēt, modificēt, pārvēršot citos enerģijas veidos. Tādējādi skaņa tiek pārvērsta radioviļņos vai par elektriskā enerģija, var pārraidīt lielos attālumos un ierakstīt informācijas nesējos.

Skaņu vilnis

Objektu un ķermeņu kustības gandrīz vienmēr izraisa svārstības vide. Nav svarīgi, vai tas ir ūdens vai gaiss. Tā procesā sāk svārstīties arī vides daļiņas, uz kurām tiek pārnestas ķermeņa vibrācijas. Tiek ģenerēti skaņas viļņi. Turklāt kustības tiek veiktas virzienā uz priekšu un atpakaļ, pakāpeniski aizstājot viena otru. Tāpēc skaņas vilnis ir garenisks. Nekad tajā nav šķērsvirziena kustības augšup un lejup.

Skaņas viļņu raksturojums

Tāpat kā jebkurai fiziskai parādībai, tām ir savas vērtības, ar kurām var raksturot īpašības. Galvenās skaņas viļņa īpašības ir tā frekvence un amplitūda. Pirmā vērtība parāda, cik viļņu veidojas sekundē. Otrais nosaka viļņa stiprumu. Zemas frekvences skaņām ir zemas frekvences vērtības un otrādi. Skaņas frekvenci mēra hercos, un, ja tā pārsniedz 20 000 Hz, tad notiek ultraskaņa. Dabā un apkārtējā pasaulē ir pietiekami daudz zemas un augstas frekvences skaņu piemēru. Lakstīgalas čivināšana, pērkona dārdi, kalnu upes šalkoņa un citas ir dažādas skaņas frekvences. Viļņa amplitūdas vērtība ir tieši atkarīga no skaņas skaļuma. Savukārt, attālinoties no skaņas avota, skaļums samazinās. Attiecīgi, jo mazāka ir amplitūda, jo tālāk no epicentra atrodas vilnis. Citiem vārdiem sakot, skaņas viļņa amplitūda samazinās līdz ar attālumu no skaņas avota.

Skaņas ātrums

Šis skaņas viļņa indikators ir tieši atkarīgs no vides, kurā tas izplatās, rakstura. Šeit liela nozīme ir arī mitrumam un temperatūrai. Vidū laika apstākļi skaņas ātrums ir aptuveni 340 metri sekundē. Fizikā ir tāda lieta kā virsskaņas ātrums, kura vērtība vienmēr ir lielāka par skaņas ātrumu. Tas ir ātrums, ar kādu skaņas viļņi izplatās, kad lidmašīna pārvietojas. Lidmašīna pārvietojas virsskaņas ātrumā un pat pārspēj tās radītos skaņas viļņus. Pakāpeniski pieaugot spiedienam aiz lidmašīnas, veidojas trieciena skaņas vilnis. Interesanti un daži cilvēki zina šāda ātruma mērvienību. To sauc par Mach. Mach 1 ir vienāds ar skaņas ātrumu. Ja vilnis pārvietojas ar ātrumu 2 Mach, tad tas pārvietojas divreiz ātrāk nekā skaņas ātrums.

Trokšņi

IN Ikdiena cilvēkiem ir pastāvīgi trokšņi. Trokšņa līmeni mēra decibelos. Mašīnu kustība, vējš, lapu šalkoņa, cilvēku balsu savišanās un citi skaņas trokšņi ir mūsu ikdienas pavadoņi. Bet cilvēka dzirdes analizatoram ir iespēja pierast pie šādiem trokšņiem. Tomēr ir arī tādas parādības, ar kurām pat cilvēka auss adaptīvās spējas netiek galā. Piemēram, troksnis, kas pārsniedz 120 dB, var izraisīt sāpju sajūtu. Skaļākais dzīvnieks zilais valis. Kad tas izdod skaņas, to var dzirdēt vairāk nekā 800 kilometru attālumā.

Atbalss

Kā rodas atbalss? Šeit viss ir ļoti vienkārši. Skaņas vilnim ir iespēja atlēkt dažādas virsmas: no ūdens, no klints, no sienām tukšā telpā. Šis vilnis atgriežas pie mums, tāpēc mēs dzirdam sekundāru skaņu. Tas nav tik skaidrs kā sākotnējais, jo daļa skaņas viļņa enerģijas tiek izkliedēta, virzoties uz šķērsli.

Eholokācija

Skaņas atstarošana tiek izmantota dažādiem praktiskiem mērķiem. Piemēram, eholokācija. Tas ir balstīts uz to, ka ar ultraskaņas viļņu palīdzību ir iespējams noteikt attālumu līdz objektam, no kura šie viļņi tiek atstaroti. Aprēķini tiek veikti, mērot laiku, kurā ultraskaņa sasniegs vietu un atgriezīsies atpakaļ. Daudziem dzīvniekiem ir eholokācijas spēja. Piemēram, sikspārņi, delfīni to izmanto barības meklēšanai. Eholokācija ir atradusi citu pielietojumu medicīnā. Pārbaudot ar ultraskaņu, veidojas attēls iekšējie orgāni persona. Šīs metodes pamatā ir tas, ka ultraskaņa, nonākot citā vidē, nevis gaisā, atgriežas atpakaļ, tādējādi veidojot attēlu.

Skaņas viļņi mūzikā

Kāpēc mūzikas instrumenti rada noteiktas skaņas? Ģitāras, klavieru melodijas, zemie bungu un trompešu toņi, burvīga flautas balss. Visas šīs un daudzas citas skaņas rodas no vibrācijām gaisā jeb, citiem vārdiem sakot, skaņas viļņu parādīšanās dēļ. Bet kāpēc mūzikas instrumentu skanējums ir tik daudzveidīgs? Izrādās, ka tas ir atkarīgs no vairākiem faktoriem. Pirmais ir instrumenta forma, otrais ir materiāls, no kura tas ir izgatavots.

Apskatīsim stīgu instrumentu piemēru. Pieskaroties stīgām, tie kļūst par skaņas avotu. Rezultātā tie sāk radīt vibrācijas un nosūtīt uz vidi dažādas skaņas. Jebkura stīgu instrumenta zemā skaņa ir saistīta ar lielāku stīgas biezumu un garumu, kā arī tās spriegojuma vājumu. Un otrādi, jo stiprāk ir nostiepta aukla, jo plānāka un īsāka tā ir, jo vairāk alt iegūtas spēles rezultātā.

Mikrofona darbība

Tā pamatā ir skaņas viļņu enerģijas pārvēršana elektroenerģijā. Šajā gadījumā strāvas stiprums un skaņas raksturs ir tieši proporcionāli. Jebkura mikrofona iekšpusē ir plāna plāksne, kas izgatavota no metāla. Kad tas tiek pakļauts skaņai, tas sāk darboties svārstīgas kustības. Spirāle, pie kuras ir pievienota plāksne, arī vibrē, kā rezultātā elektrība. Kāpēc viņš parādās? Tas ir tāpēc, ka mikrofonā ir arī iebūvēti magnēti. Spirālei vibrējot starp tās poliem, veidojas elektriskā strāva, kas iet pa spirāli un tālāk uz skaņas kolonnu (skaļruni) vai aparatūru ierakstīšanai informācijas nesējā (kasetē, diskā, datorā). Starp citu, līdzīgai struktūrai tālrunī ir mikrofons. Bet kā mikrofoni darbojas uz stacionāriem un Mobilais telefons? Sākotnējā fāze viņiem ir tāda pati - cilvēka balss skaņa pārraida savas vibrācijas uz mikrofona plāksni, pēc tam viss notiek pēc iepriekš aprakstītā scenārija: spirāle, kas kustībā aizver divus polus, rodas strāva. Ko tālāk? Tātad fiksētais tālrunis viss ir vairāk vai mazāk skaidrs - kā mikrofonā skaņa, pārveidota par elektrisko strāvu, iet pa vadiem. Un kā ar Mobilais telefons vai, piemēram, ar rāciju? Šādos gadījumos skaņa tiek pārvērsta radioviļņu enerģijā un nonāk satelītā. Tas ir viss.

Rezonanses fenomens

Reizēm šādi apstākļi rodas, krasi pieaugot fiziskā ķermeņa svārstību amplitūdai. Tas ir saistīts ar piespiedu svārstību frekvences un objekta (ķermeņa) svārstību dabiskās frekvences vērtību konverģenci. Rezonanse var būt gan labvēlīga, gan kaitīga. Piemēram, lai izglābtu automašīnu no bedres, tā tiek iedarbināta un stumta uz priekšu un atpakaļ, lai izraisītu rezonansi un dotu automašīnai impulsu. Bet ir bijuši gadījumi negatīvas sekas rezonanse. Piemēram, Sanktpēterburgā pirms aptuveni simts gadiem sabruka tilts zem sinhroni soļojošiem karavīriem.

Skaņu rada mehāniskas vibrācijas elastīgās vidēs un ķermeņos, kuru frekvences ir diapazonā no 20 Hz līdz 20 kHz un kuras cilvēka auss spēj uztvert.

Attiecīgi mehāniskās vibrācijas ar norādītajām frekvencēm sauc par skaņas un akustiskām. Nedzirdamas mehāniskās vibrācijas, kuru frekvences ir zemākas par skaņas diapazonu, sauc par infraskaņu, un tās, kuru frekvences pārsniedz skaņas diapazonu, sauc par ultraskaņu.

Ja zem gaisa sūkņa zvana tiek novietots skanošs korpuss, piemēram, elektriskais zvans, tad, izsūknējot gaisu, skaņa kļūs arvien vājāka un, visbeidzot, pilnībā apstāsies. Vibrāciju pārraide no skanošā ķermeņa tiek veikta pa gaisu. Ņemiet vērā, ka savu vibrāciju laikā skanošais ķermenis savu vibrāciju laikā pārmaiņus saspiež ķermeņa virsmai blakus esošo gaisu, tad, gluži pretēji, šajā slānī rada retumu. Tādējādi skaņas izplatīšanās gaisā sākas ar gaisa blīvuma svārstībām uz oscilējoša ķermeņa virsmas.

mūzikas tonis. Skaļums un augstums

Skaņu, ko dzirdam, kad tās avots rada harmoniskas svārstības, sauc par mūzikas signālu vai, īsi sakot, toni.

Jebkurā mūzikas tonī pēc dzirdes varam atšķirt divas īpašības: skaļumu un augstumu.

Vienkāršākie novērojumi mūs pārliecina, ka jebkura noteiktā augstuma toni nosaka vibrāciju amplitūda. Pēc sitiena kamertonis skaņa pamazām norimst. Tas notiek kopā ar svārstību slāpēšanu, t.i. ar to amplitūdas samazināšanos. Stingrāk uzsitot kamertoni, t.i. piešķirot vibrācijām lielu amplitūdu, mēs dzirdēsim skaļāku skaņu nekā ar vāju triecienu. To pašu var novērot ar stīgu un vispār ar jebkuru skaņas avotu.

Ja ņemam vairākas dažāda izmēra kamertoni, tad nebūs grūti tās sakārtot pēc auss pieaugošā soļa secībā. Tādējādi tie atradīsies arī pēc izmēra: lielākā kamertonis dod zemāko skaņu, mazākā - augstāko skaņu. Tādējādi piķi nosaka svārstību biežums. Jo augstāka ir frekvence un līdz ar to, jo īsāks ir svārstību periods, jo augstāku toni mēs dzirdam.

akustiskā rezonanse

Rezonanses parādības var novērot uz jebkuras frekvences mehāniskām vibrācijām, jo īpaši uz skaņas vibrācijām.

Mēs novietojam divas vienādas kamertonis blakus, pagriežot kastīšu caurumus, uz kuriem tie ir uzstādīti, viens pret otru. Kastes ir vajadzīgas, jo tās pastiprina kamertonu skaņu. Tas ir saistīts ar rezonansi starp kamertonu un kastē esošajām gaisa kolonnām; tāpēc kastes sauc par rezonatoriem vai rezonanses kastēm.

Sasitīsim vienu no kamertoniem un pēc tam apslāpēsim to ar pirkstiem. Mēs dzirdēsim otrās kamertonis skaņu.

Ņemsim divas dažādas kamertones, t.i. ar dažādiem soļiem un atkārtojiet eksperimentu. Tagad katrs kamertons vairs nereaģēs uz citas kamertona skaņu.

Šo rezultātu nav grūti izskaidrot. Vienas kamertonis vibrācijas iedarbojas pa gaisu ar zināmu spēku uz otru kamertonu, liekot tai veikt savas piespiedu vibrācijas. Tā kā kamertonis 1 veic harmoniskas svārstības, tad spēks, kas iedarbojas uz kamertonu 2, mainīsies saskaņā ar harmonisko svārstību likumu ar 1. kamertonis frekvenci. Ja spēka frekvence ir atšķirīga, tad piespiedu svārstības būs tik vājas. ka mēs viņus nedzirdēsim.

Trokšņi

Mēs dzirdam muzikālu skaņu (notīti), kad svārstības ir periodiskas. Piemēram, šāda veida skaņu rada klavieru stīga. Ja nospiežat vairākus taustiņus vienlaikus, t.i. izskan vairākas notis, tad saglabāsies mūzikas skanējuma sajūta, bet skaidri iznāks atšķirība starp līdzskaņām (ausai patīkamām) un disonējošām (nepatīkamām) notis. Izrādās, ka tās notis, kuru punkti ir mazu skaitļu attiecībās, sasaucas. Piemēram, līdzskaņa tiek iegūta, ja periodu attiecība ir 2:3 (piktā), 3:4 (kvants), 4:5 (lielā trešdaļa) utt. Ja periodi ir saistīti kā lieli cipari, piemēram, 19:23, tad rodas disonanse - muzikāla, bet nepatīkama skaņa. Mēs iesim vēl tālāk no vibrāciju periodiskuma, ja vienlaikus nospiedīsim daudzus taustiņus. Skaņa būs trokšņaina.

Trokšņiem ir raksturīga spēcīga svārstību formas neperiodiskums: vai nu tās ir ilgstošas svārstības, bet pēc formas ļoti sarežģītas (svilkšana, čīkstēšana), vai arī atsevišķas emisijas (klikšķi, sitieni). No šī viedokļa arī skaņas, ko izsaka līdzskaņi (svilkšana, lūpu u.c.), būtu jāpieskaita trokšņiem.

Visos gadījumos trokšņu svārstības sastāv no milzīga skaita harmonisku svārstību ar dažādām frekvencēm.

Tādējādi harmonisko svārstību spektrs sastāv no vienas frekvences. Periodiskām svārstībām spektrs sastāv no frekvenču kopas - tās pamata un daudzkārtņu. Ar līdzskaņiem mums ir spektrs, kas sastāv no vairākām šādām frekvenču kopām, no kurām galvenās ir saistītas kā mazi veseli skaitļi. Disonējošās harmonijās pamata frekvences vairs nav tik vienkāršās attiecībās. Jo vairāk dažādu frekvenču spektrā, jo tuvāk mēs nonākam troksnim. Tipiskiem trokšņiem ir spektri, kuros ir ārkārtīgi daudz frekvenču.

Ar šīs video nodarbības palīdzību var apgūt tēmu “Skaņas avoti. Skaņas vibrācijas. Augstums, tonis, skaļums. Šajā nodarbībā jūs uzzināsiet, kas ir skaņa. Mēs arī apsvērsim skaņas vibrāciju diapazonus, ko uztver cilvēka dzirde. Noskaidrosim, kas var būt skaņas avots un kādi apstākļi ir nepieciešami tās rašanās brīdim. Mēs pētīsim arī tādas skaņas īpašības kā augstums, tembrs un skaļums.

Nodarbības tēma ir veltīta skaņas avotiem, skaņas vibrācijām. Parunāsim arī par skaņas īpašībām – augstumu, skaļumu un tembru. Pirms runāt par skaņu, par skaņas viļņiem, atcerēsimies, ka mehāniskie viļņi izplatās elastīgās vidēs. Daļu garenisko mehānisko viļņu, ko uztver cilvēka dzirdes orgāni, sauc par skaņu, skaņas viļņiem. Skaņa ir mehāniski viļņi, ko uztver cilvēka dzirdes orgāni, kas izraisa skaņas sajūtas. .

Eksperimenti liecina, ka cilvēka auss, cilvēka dzirdes orgāni uztver vibrācijas ar frekvencēm no 16 Hz līdz 20 000 Hz. Tieši šo diapazonu mēs saucam par skaņas diapazonu. Protams, ir viļņi, kuru frekvence ir mazāka par 16 Hz (infraskaņa) un lielāka par 20 000 Hz (ultraskaņa). Bet šo diapazonu, šīs sadaļas cilvēka auss neuztver.

Rīsi. 1. Cilvēka auss dzirdes diapazons

Kā jau teicām, infraskaņas un ultraskaņas zonas cilvēka dzirdes orgāni neuztver. Lai gan tos var uztvert, piemēram, daži dzīvnieki, kukaiņi.

Kas notika ? Skaņas avoti var būt jebkurš ķermenis, kas vibrē ar skaņas frekvence(no 16 līdz 20 000 Hz)

Rīsi. 2. Svārstīgs lineāls, kas iespiests skrūvspīlēs, var būt skaņas avots

Pievērsīsimies pieredzei un redzēsim, kā veidojas skaņas vilnis. Lai to izdarītu, mums ir nepieciešams metāla lineāls, ko mēs saspiežam skrūvspīlēs. Tagad, iedarbojoties uz lineālu, mēs varam novērot vibrācijas, bet nedzirdam nekādu skaņu. Un tomēr ap valdnieku tiek radīts mehāniskais vilnis. Ņemiet vērā, ka, lineālam pārvietojoties uz vienu pusi, šeit veidojas gaisa blīvējums. Otrā pusē ir arī zīmogs. Starp šīm blīvēm veidojas gaisa vakuums. Gareniskais vilnis - tas ir skaņas vilnis, kas sastāv no blīvēm un gaisa izplūdēm. Lineāla vibrācijas frekvence šajā gadījumā ir mazāka par audio frekvenci, tāpēc mēs nedzirdam šo vilni, šo skaņu. Balstoties uz tikko novēroto pieredzi, 18. gadsimta beigās tika izveidots instruments, ko sauca par kamertoni.

Rīsi. 3. Garenisko skaņas viļņu izplatīšanās no kamertonis

Kā redzējām, skaņa rodas ķermeņa vibrāciju rezultātā ar skaņas frekvenci. Skaņas viļņi izplatās visos virzienos. Starp cilvēka dzirdes aparātu un skaņas viļņu avotu ir jābūt videi. Šī vide var būt gāzveida, šķidra, cieta, bet tai jābūt daļiņām, kas spēj pārraidīt vibrācijas. Skaņas viļņu pārraides procesam obligāti jānotiek tur, kur ir matērija. Ja nav vielas, mēs nedzirdēsim nekādu skaņu.

Lai skaņa pastāvētu:

1. Skaņas avots

2. Trešdiena

3. Dzirdes aparāts

4. Frekvence 16-20000Hz

5. Intensitāte

Tagad pāriesim pie skaņas īpašību apspriešanas. Pirmais ir laukums. Skaņas augstums - raksturlielums, ko nosaka svārstību biežums. Jo augstāka ir ķermeņa frekvence, kas rada vibrācijas, jo augstāka būs skaņa. Pievērsīsimies atkal lineālam, kas saspiests skrūvspīlēs. Kā jau teicām, mēs redzējām vibrācijas, bet nedzirdējām skaņu. Ja tagad lineāla garumu padarīs mazāku, tad skaņu dzirdēsim, bet saskatīt vibrācijas būs daudz grūtāk. Paskaties uz līniju. Ja mēs tagad rīkojamies saskaņā ar to, mēs nedzirdēsim nekādu skaņu, bet mēs novērojam vibrācijas. Ja mēs saīsināsim lineālu, mēs dzirdēsim noteikta augstuma skaņu. Lineāla garumu varam padarīt vēl īsāku, tad dzirdēsim vēl augstāka toņa (frekvences) skaņu. To pašu varam novērot ar kamertoniem. Ja paņemam lielu kamertoni (to sauc arī par demonstrācijas kamertoni) un sitam pa šādas kamertones kājām, varam novērot svārstības, bet skaņu nedzirdēsim. Ja paņemam citu kamertonu, tad, uzsitot to, mēs dzirdēsim noteiktu skaņu. Un nākamā kamertonis, īsts kamertonis, ar kuru tiek noskaņoti mūzikas instrumenti. Tas rada skaņu, kas atbilst la notij vai, kā saka, 440 Hz.

Nākamā funkcija- skaņas tembrs. Tembris sauc par skaņas krāsu. Kā var ilustrēt šo īpašību? Tembris ir atšķirība starp divām identiskām skaņām, kuras atskaņo dažādas mūzikas instrumenti. Jūs visi zināt, ka mums ir tikai septiņas notis. Ja dzirdam vienu un to pašu A noti uz vijoles un klavierēm, tad tās atšķirsim. Mēs uzreiz varam pateikt, kurš instruments radīja šo skaņu. Tieši šī pazīme – skaņas krāsa – raksturo tembru. Jāteic, ka tembrs ir atkarīgs no tā, kādas skaņas vibrācijas tiek atveidotas, papildus pamattonis. Fakts ir tāds, ka patvaļīgas skaņas vibrācijas ir diezgan sarežģītas. Viņi saka, ka tie sastāv no atsevišķu vibrāciju kopuma vibrāciju spektrs. Tā ir papildu vibrāciju (virstoņu) atveidošana, kas raksturo konkrētas balss vai instrumenta skaņas skaistumu. Tembris ir viena no galvenajām un spilgtākajām skaņas izpausmēm.

Vēl viena iezīme ir skaļums. Skaņas skaļums ir atkarīgs no vibrāciju amplitūdas. Apskatīsim un pārliecināsimies, ka skaļums ir saistīts ar vibrāciju amplitūdu. Tātad, pieņemsim kamertoni. Rīkosimies šādi: ja vāji trāpīsi pa kamertoni, tad svārstību amplitūda būs maza un skaņa klusa. Ja tagad kamertonis tiek sists spēcīgāk, tad skaņa ir daudz skaļāka. Tas ir saistīts ar faktu, ka svārstību amplitūda būs daudz lielāka. Skaņas uztvere ir subjektīva lieta, tā ir atkarīga no tā, kāds ir dzirdes aparāts, kāda ir cilvēka pašsajūta.

Papildliteratūras saraksts:

Vai esat pazīstams ar skaņu? // Kvants. - 1992. - Nr.8. - C. 40-41. Kikoins A.K. Par mūzikas skaņām un to avotiem // Kvant. - 1985. - Nr.9. - S. 26-28. Elementāra fizikas mācību grāmata. Ed. G.S. Landsbergs. T. 3. - M., 1974. gads.

Nodarbības mērķis: Veidojiet priekšstatu par skaņu.

Nodarbības mērķi:

Izglītības:

radīt apstākļus, lai pilnveidotu studentu zināšanas par skaņām, kas iegūtas dabaszinātņu studijās,
veicināt studentu zināšanu par skaņu paplašināšanu un sistematizēšanu.

Attīstās:

turpināt attīstīt prasmi pielietot zināšanas un pašu pieredzi dažādās situācijās
veicināt domāšanas attīstību, iegūto zināšanu analīzi, izceļot galveno, vispārināšanu un sistematizēšanu.

Izglītības:

veicināt cieņu pret sevi un citiem,
veicināt cilvēcības, labestības, atbildības veidošanos.

Nodarbības veids: atklāj saturu.

Aprīkojums: kamertonis, bumbiņa uz diega, gaisa zvans, niedres frekvences mērītājs, disku komplekts ar atšķirīgu zobu skaitu, pastkarte, metāla lineāls, multimediju aprīkojums, skolotājas izstrādāts prezentācijas disks šai stundai .

Nodarbību laikā

Starp dažādām svārstību un viļņu kustībām, kas sastopamas dabā un tehnoloģijās, jo īpaši nozīmi cilvēka dzīvē ir skaņas vibrācijas un viļņi, un tikai skaņas. Ikdienā tie visbiežāk ir viļņi, kas izplatās gaisā. Zināms, ka skaņa izplatās arī citos elastīgos medijos: zemē, metālos. Iegremdējot ar galvu ūdenī, jau no tālienes skaidri var dzirdēt tuvojošas laivas motora skaņu. Aplenkuma laikā cietokšņa sienās tika ievietoti “klausītāji”, kuri sekoja zemes darbi ienaidnieks. Dažreiz viņi bija akli, kuru dzirde bija īpaši akūta. Saskaņā ar skaņām, kas tika pārraidītas Zemē, piemēram, ienaidnieka graušana uz Zagorskas klostera sienām tika atklāta savlaicīgi. Tā kā cilvēkā ir dzirdes orgāns, viņš ar skaņu palīdzību saņem lielu un daudzveidīgu informāciju no apkārtējās vides. Cilvēka runa tiek veikta arī caur skaņām.

Jūsu priekšā uz galda ir darblapas ar rindām no Čārlza Dikensa grāmatas The Cricket Behind the Hearth. Katram no jums ir jāpasvītro tie vārdi, kas izsaka skaņu.

1 variants

Izbiedētais pļāvējs nāca pie prāta tikai tad, kad pulkstenis zem viņa pārstāja trīcēt un beidzot apstājās to ķēžu un atsvaru grabēšana un šķindoņa. Nav brīnums, ka viņš bija tik sajūsmā: galu galā šis grabošais, kaulainais pulkstenis nav pulkstenis, bet gan vienkāršs skelets! - spēj iedvest bailes ikvienā, kad viņš sāk plaisāt kauli ...
.... Tad, ņemiet vērā, tējkanna nolēma pavadīt patīkamu vakaru. Viņa kaklā kaut kas nevaldāmi rībēja, un viņš jau bija sācis izdvest saraustītu, skanīgu šņācienu, ko viņš nekavējoties pārtrauca, it kā viņš vēl nebūtu galīgi izlēmis, vai viņam tagad vajadzētu parādīt sevi kā sabiedrisku biedru. Toreiz pēc diviem vai trim veltīgiem mēģinājumiem noslāpēt sevī vēlmi pēc sabiedriskuma, viņš atmeta visu savu drūmumu, visu atturību un ielauzās tik omulīgā, tik jautrā dziesmā, kam neviena raudoša lakstīgala nevarēja tikt līdzi. viņš....
.... Tējkanna dziedāja savu dziesmu tik jautri un jautri, ka viss tā dzelzs ķermenis zumēja un atsitās pār uguni; un pat pats vāks sāka dejot kaut ko līdzīgu džigam un klauvēt pie tējkannas (slīpēšana, klakšķēšana, grabēšana, klikšķēšana, skanīga šņācēšana, dziedāšana, sprāgšana, dziedāšana, zumēšana, klauvēšana).

2. iespēja:

Šeit, ja vēlaties, krikets patiešām sāka atbalsot tējkannu! Viņš pacēla kori tik skaļi savā čirkstošā veidā — svītra, svītra, svītra! Viņa balss, salīdzinot ar tējkannu, bija tik satriecoši nesamērīga augumam, ka, ja tā tūlīt uzsprāgtu, kā ar pārāk lielu lādiņu pielādēts ierocis, tas tev liktos dabiskas un neizbēgamas beigas, uz kurām viņš pats tiecās no visa spēka. .
.... Tējkannā vairs nebija jādzied solo. Viņš turpināja spēlēt savu lomu ar neatlaidīgu degsmi, bet krikets satvēra pirmās vijoles lomu un to paturēja. Dievs, kā viņš čivināja! Viņa plānā, asā, caururbjošā balss skanēja pa visu māju un, iespējams, pat mirgoja kā zvaigzne tumsā aiz sienām. Reizēm pie visskaļākajām skaņām viņš pēkšņi izlaida tik neaprakstāmu trilu, ka neviļus šķita, ka viņš pats iedvesmas lēkmē lec augstu un pēc tam atkal nokrīt kājās. Neskatoties uz to, viņi dziedāja pilnīgā harmonijā, un krikets un tējkanna... Dziesmas tēma palika nemainīga, un, sacenšoties, viņi dziedāja arvien skaļāk un skaļāk. (skaļi, atturēšanās, čirkstēšanas režīms — strek, strek, strek, lauzts, solo, čivināts, asa, caururbjoša balss, zvans, skaļas skaņas, trīlis, dziedāja, dziesmas, dziedāja, skaļāk)

Mēs dzīvojam skaņu pasaulē. Fizikas nozari, kas pēta skaņas parādības, sauc par akustiku. (1. slaids).

Vibrējošie ķermeņi ir skaņas avoti. (2. slaids).

"Viss, kas skan, noteikti svārstās, bet ne viss, kas svārstās, skan."

Sniegsim svārstošu, bet neskanošu ķermeņu piemērus. Frekvences mērītāja niedres, garš lineāls. Kādus piemērus jūs varat sniegt? (zarot vējā, peldēt ūdenī utt.)

Saīsiniet lineālu un dzirdiet skaņu. Arī gaisa zvans rada skaņas. Pierādīsim, ka skanošais ķermenis svārstās. Lai to izdarītu, paņemiet kamertoni. Kamondakša ir lokveida stienis, kas piestiprināts pie turētāja, mēs to sitam ar gumijas āmuru. Pienesot skanošu kamertoni uz mazas bumbiņas, kas karājas uz vītnes, mēs redzēsim, ka lode ir novirzījusies.

Ja ejam cauri ar sodrēju pārklātam stiklam ar skanošu kamertonu, mēs redzēsim kamertona vibrāciju grafiku. Kāds ir šādas diagrammas nosaukums? ( kamertonis apņemas harmoniskas vibrācijas )

Skaņas avoti var būt šķidrie ķermeņi un pat gāzes. Dūmvadā dūc gaiss un caurulēs dzied ūdens.

Kādi ir daži skaņas avotu piemēri? ( mehāniskie pulksteņi, vāroša tējkanna, motora skaņa)

Kad ķermenis skan, tas vibrē, tā vibrācijas tiek pārnestas uz blakus esošajām gaisa daļiņām, kuras sāk vibrēt un pārraida vibrācijas blakus esošajām daļiņām, un tās savukārt pārraida vibrācijas tālāk. Tā rezultātā tiek radīti skaņas viļņi, kas izplatās gaisā.

Skaņas vilnis ir elastīgas vides (gaisa) saspiešanas un retināšanas zona, skaņas vilnis ir gareniskais vilnis (3. slaids).

Mēs uztveram skaņu caur mūsu dzirdes orgānu - ausi.

(Viens no studentiem stāsta, kā tas notiek) (4. slaids).

(Cits students stāsta par austiņu briesmām.)

“Divus mēnešus pētot jauniešu uzvedību metropoles metro, eksperti nonāca pie secinājuma, ka katrs 8 no 10 aktīvajiem portatīvo elektronisko ierīču lietotājiem Maskavas metro klausās mūziku. Salīdzinājumam: pie skaņas intensitātes 160 decibeliem bungādiņas deformējas. Skaņas jauda, ko atskaņotāji atveido caur austiņām, ir vienāda ar 110-120 decibeliem. Tādējādi trieciens uz cilvēka ausīm ir vienāds ar to, kas tiek iedarbināts uz cilvēku, kurš stāv 10 metrus no rūkojoša reaktīvā dzinēja. Ja šāds spiediens uz bungādiņām tiek izdarīts katru dienu, cilvēks riskē kļūt kurls. "Pēdējo piecu gadu laikā jauni zēni un meitenes ir sākuši biežāk nākt uz pieņemšanu," sacīja otolaringoloģe Kristīna Anankina. "Viņi visi vēlas būt moderni, pastāvīgi klausīties mūziku. Taču ilgstoša skaļas mūzikas dzirde vienkārši nogalina dzirdi. ”. Ja pēc rokkoncerta organismam nepieciešamas vairākas dienas, lai atgūtos, tad ar ikdienas lēkmi ausīm, dzirdes savešanai laika neatliek. Dzirdes sistēma pārstāj uztvert augstas frekvences."Jebkurš troksnis, kura intensitāte pārsniedz 80 decibelus, negatīvi ietekmē iekšējo ausi," saka medicīnas zinātņu kandidāts, audiologs Vasilijs Korvjakovs. "Skaļa mūzika ietekmē šūnas, kas ir atbildīgas par skaņas uztveri, īpaši. ja uzbrukums nāk tieši no austiņām. Situācija "pasliktinās arī vibrācija metro, kas arī negatīvi ietekmē auss uzbūvi. Kombinācijā šie divi faktori provocē akūtu dzirdes zudumu. Tā galvenā bīstamība ir tāda, ka tā nāk burtiski vienas nakts laikā bet to izārstēt ir ļoti problemātiski." Trokšņa iedarbības dēļ mūsu ausī matu šūnas, kas ir atbildīgas par transmisiju, izmirst. skaņas signāls smadzenēs. Un medicīna vēl nav atradusi veidu, kā atjaunot šīs šūnas.

Cilvēka auss uztver vibrācijas ar frekvenci 16-20000 Hz. Viss zem 16 Hz ir infraskaņa, viss pēc 20000 Hz ir ultraskaņa (6. slaids).

Tagad mēs klausīsimies diapazonā no 20 līdz 20000 Hz, un katrs no jums noteiks savu dzirdes slieksni (5. slaids).(Ģeneratoru skatīt 2. pielikumā)

Daudzi dzīvnieki dzird infra- un ultraskaņas. studentu sniegums (6. slaids).

Skaņas viļņi izplatās cietos, šķidros un gāzveida ķermeņos, bet nevar izplatīties vakuumā.

Mērījumi liecina, ka skaņas ātrums gaisā 0°C un normālā atmosfēras spiedienā ir 332 m/s. Temperatūrai paaugstinoties, ātrums palielinās. Uzdevumiem ņemam 340 m/s.

(Viens no studentiem atrisina uzdevumu.)

Uzdevums. Skaņas ātrumu čugunā vispirms noteica franču zinātnieks Biots šādi. Vienā galā čuguna caurule zvans tika nosists, otrā galā novērotājs dzirdēja divas skaņas: pirmo, vienu, kas nāca caur čugunu, un pēc brīža otro, kas nāca pa gaisu. Caurules garums ir 930 metri, laika intervāls starp skaņu izplatīšanos izrādījās 2,5 s. No šiem datiem atrodiet skaņas ātrumu čugunā. Skaņas ātrums gaisā ir 340 m/s ( Atbilde: 3950 m/s).

Skaņas ātrums dažādās vidēs (7. slaids).

Mīkstie un poraini ķermeņi ir slikti skaņas vadītāji. Lai aizsargātu jebkuru telpu no svešu skaņu iekļūšanas, sienas, grīda un griesti ir izklāti ar skaņu absorbējošu materiālu slāņiem. Šādi materiāli ir: filcs, presēts korķis, poraini akmeņi, svins. Skaņas viļņi šādos starpslāņos strauji samazinās.

Mēs redzam, cik daudzveidīga ir skaņa, raksturosim to.

Skaņu, ko rada harmoniski vibrējošs ķermenis, sauc par mūzikas toni. Katrs mūzikas tonis (do, re, mi, fa, salt, la, si) atbilst noteiktam skaņas viļņa garumam un frekvencei (8. slaids).

Mūsu kamertonis ir tonis la, frekvence 440 Hz.

Troksnis ir haotisks harmonisku skaņu sajaukums.

Mūzikas skaņām (toņiem) raksturīgs skaļums un augstums, tembrs.

Vājš trieciens kamertonis kātam radīs nelielas amplitūdas svārstības, dzirdēsim klusu skaņu.

Spēcīgs sitiens radīs svārstības ar lielāku amplitūdu, dzirdēsim skaļu skaņu.

Skaņas skaļumu nosaka svārstību amplitūda iekšā skaņu vilnis (9. slaids).

Tagad pagriezīšu 4 diskus, kuriem ir atšķirīgs zobu skaits. Es pieskaršos pastkartei šiem zobiem. Diskā ar lieliem zobiem pastkarte vibrē biežāk un skaņa ir augstāka. Diskam ar mazāk zobu pastkarte svārstās mazāk un skaņa ir zemāka.

Skaņas augstumu nosaka skaņas vibrāciju biežums. Jo augstāka frekvence, jo augstāka ir skaņa. (10. slaids)

Augstākā cilvēka soprāna nots ap 1300 Hz

Zemākā cilvēka nots ir bass ar aptuveni 80 Hz.

Kuram odā vai kamene ir augstāks tonis? Un kā jūs domājat, kurš biežāk plivina spārnus ods vai kamene.

Skaņas tembrs ir sava veida skaņas krāsojums, pēc kura mēs atšķiram dažādu instrumentu cilvēku balsis. (11. slaids).

Katra sarežģīta mūzikas skaņa sastāv no vienkāršu harmonisku skaņu sērijas. Zemākais no tiem ir galvenais. Pārējie ir par to veselu skaitu reižu augstāki, piemēram, 2 vai 3–4 reizes. Tos sauc par virstoņiem. Jo vairāk virstoņu ir sajaukts pamattonī, jo bagātāka būs skaņa. Augstas pieskaņas piešķir tembram "spožumu" un "spilgtumu" un "metāliskumu". Zemie dod "jaudu" un "sulīgumu". A.G. Stoletovs rakstīja: "Vienkāršos toņus, kas mums ir no kamertoniem, mūzikā neizmanto, tie ir tikpat neglīti un bezgaršīgi kā destilēts ūdens."

Noenkurošanās

Kā sauc skaņas izpēti?
Uz Mēness notika masīvs sprādziens. Piemēram, vulkāna izvirdums. Vai mēs to dzirdēsim uz Zemes?
Vai basģitāras vai tenora dziedātāja balss saites vibrē retāk?
Lielākā daļa kukaiņu izdod skaņas, kad tie lido. Kas to izraisa?
Kā cilvēki varēja sazināties uz Mēness?
Kāpēc tie tiek klabināti, pārbaudot vagonu riteņus vilciena apstāšanās laikā?

Mājasdarbs:§34-38. 30. vingrinājums (Nr. 2, 3).

Literatūra

Fizikas kurss, P II, par vidusskola/ Peryshkin A.V. – M.: Apgaismība, 1968. – 240lpp.
Svārstības un viļņi fizikas kursā vidusskolai. Rokasgrāmata skolotājiem / Orekhov V.P. – M.: Apgaismība, 1977. – 176lpp.
Krikets aiz pavarda / Dikenss Ch. - M .: Eksmo, 2003. - 640. gadi.

Jautājumi.

1. Pastāstiet mums par eksperimentiem, kas attēloti 70.–73. Kāds secinājums no tiem izriet?

Pirmajā eksperimentā (70. att.) skrūvspīlēs iespīlēts metāla lineāls vibrējot rada skaņu.
Otrajā eksperimentā (71. att.) var novērot virknes vibrācijas, kas arī rada skaņu.
Trešajā eksperimentā (72. att.) tiek novērota kamertonis skaņa.
Ceturtajā eksperimentā (73. att.) kamertonis vibrācijas tiek "pierakstītas" uz kvēpu plāksnītes. Visi šie eksperimenti parāda skaņas izcelsmes svārstīgo raksturu. Skaņa nāk no vibrācijām. Ceturtajā eksperimentā to var novērot arī vizuāli. Adatas gals atstāj pēdas formā tuvu sinusoīdam. Šajā gadījumā skaņa nerodas no nekurienes, bet to rada skaņas avoti: lineāls, stīga, kamertonis.

2. Kā kopīpašums ir visi skaņas avoti?

Jebkurš skaņas avots noteikti svārstās.

3. Kādas frekvences mehāniskās vibrācijas sauc par skaņu un kāpēc?

Skaņas vibrācijas sauc par mehāniskām vibrācijām ar frekvencēm no 16 Hz līdz 20 000 Hz, jo. šajā frekvenču diapazonā tos uztver cilvēks.

4. Kādas vibrācijas sauc par ultraskaņu? infraskaņa?

Svārstības, kuru frekvence pārsniedz 20 000 Hz, sauc par ultraskaņu, un tās, kuru frekvence ir zemāka par 16 Hz, sauc par infraskaņu.

5. Pastāstiet par jūras dziļuma mērīšanu, izmantojot eholokāciju.