Vibrații sonore și unde. Surse de sunet

Surse de sunet.

Vibrații sonore

Schița lecției.

1. Moment organizatoric

Buna baieti! Lecția noastră are o aplicație practică largă în practica de zi cu zi. Prin urmare, răspunsurile tale vor depinde de observația în viață și de capacitatea de a analiza observațiile tale.

2. Repetarea cunoștințelor de bază.

Diapozitivele nr. 1, 2, 3, 4, 5 sunt afișate pe ecranul proiectorului (Anexa 1).

Băieți, în fața voastră este un puzzle de cuvinte încrucișate, prin rezolvarea căruia veți învăța cuvântul cheie al lecției.

1 fragment: Numiți un fenomen fizic

Al doilea fragment: denumește procesul fizic

Al 3-lea fragment: denumește mărimea fizică

Al 4-lea fragment: denumește dispozitivul fizic

R	W	H
ÎN
			La
			LA

Acordați atenție cuvântului evidențiat. Acest cuvânt este „SUNET”, este cuvântul cheie al lecției. Lecția noastră este dedicată sunetului și vibrațiilor sonore. Deci, tema lecției este „Surse de sunet. Vibrații sonore". În lecție, veți învăța care este sursa sunetului, ce sunt vibrațiile sonore, apariția lor și unele aplicații practice in viata ta.

3. Explicarea materialului nou.

Să facem un experiment. Scopul experimentului: de a afla cauzele sunetului.

Experiență cu o riglă metalică(Anexa 2).

Ce ai observat? Care poate fi concluzia?

Ieșire: un corp care vibrează creează sunet.

Să facem următorul experiment. Scopul experimentului: de a afla dacă sunetul este întotdeauna creat de un corp care vibra.

Dispozitivul pe care îl vezi în fața ta se numește furculiţă.

Experiență cu un diapazon și minge de tenis atârnat de un fir(Anexa 3) .

Auzi sunetul pe care îl face diapasonul, dar vibrațiile diapazonului nu sunt vizibile. Pentru a ne asigura că diapasonul oscilează, îl deplasăm cu atenție într-o bilă umbrită suspendată pe un fir și vom vedea că vibrațiile diapazonului sunt transmise bilei care a intrat în mișcare periodică.

Ieșire: sunetul este generat de orice corp care vibra.

Trăim într-un ocean de sunete. Sunetul este produs de surse sonore. Există atât surse de sunet artificiale, cât și naturale. Sursele naturale de sunet includ corzi vocale (Anexa 1 - slide nr. 6) Aerul pe care îl respirăm părăsește plămânii prin căile respiratorii în laringe. Laringele contine corzile vocale. Sub presiunea aerului expirat, acestea încep să oscileze. Rolul rezonatorului este jucat de gura și nas, precum și de piept. Pentru vorbirea articulată, pe lângă corzile vocale, sunt necesare și limba, buzele, obrajii, palatul moale și epiglota.

Sursele naturale de sunet includ și bâzâitul unui țânțar, al unei muște, al unei albine ( aripi care bateau).

Întrebare:ceea ce creează sunetul.

(Aerul din balon este sub presiune atunci când este comprimat. Apoi, se extinde dramatic și creează o undă sonoră.)

Deci, sunetul creează nu numai un corp oscilant, ci și un corp în expansiune bruscă. Este evident că în toate cazurile de apariție a sunetului, straturile de aer se mișcă, adică apare o undă sonoră.

Unda sonoră este invizibilă, poate fi doar auzită și înregistrată și de dispozitivele fizice. Pentru a înregistra și a studia proprietățile unei unde sonore, folosim un computer, care este în prezent utilizat pe scară largă de către fizicieni pentru cercetare. Pe computer este instalat un program special de cercetare și este conectat un microfon care preia vibrațiile sonore (Anexa 4). Priveste la ecran. Pe ecran vedeți o reprezentare grafică a undei sonore. Ce este acest grafic? ( sinusoid)

Să experimentăm cu un diapazon cu o penă. Loviți diapașul cu un ciocan de cauciuc. Elevii văd vibrațiile diapazonului, dar nu aud sunetul.

Întrebare:De ce există vibrații, dar nu auzi sunetul?

Se pare, băieți, urechea umană percepe intervale de sunet cuprinse între 16 Hz și Hz, acesta este un sunet audibil.

Ascultați-le prin computer și surprindeți schimbarea frecvențelor intervalului (Anexa 5). Acordați atenție modului în care se modifică forma sinusoidei odată cu modificarea frecvenței vibrațiilor sunetului (perioada de oscilație scade și, prin urmare, frecvența crește).

Există sunete care sunt inaudibile de urechea umană. Acestea sunt infrasunetele (gamă de oscilație mai mică de 16 Hz) și ultrasunetele (gamă mai mare de Hz). Vedeți schema intervalelor de frecvență pe tablă, desenați-o într-un caiet (Anexa 5). Explorând infra și ultrasunete, oamenii de știință au descoperit multe caracteristici interesante aceste unde sonore. Despre acestea fapte interesante ne vor spune colegii tăi (Anexa 6).

4. Consolidarea materialului studiat.

Pentru a consolida materialul studiat în lecție, vă sugerez să jucați jocul ADEVĂRAT-FALS. Am citit situația și tu ții un semn ADEVĂRAT sau FALS și explici răspunsul.

Întrebări. 1. Este adevărat că orice corp care vibrează este sursa sunetului? (dreapta).

2. Este adevărat că muzica sună mai tare într-o sală plină de oameni decât într-una goală? (incorect, deoarece sala goală acționează ca un rezonator pentru vibrații).

3. Este adevărat că un țânțar își bate din aripi mai repede decât un bondar? (adevărat, deoarece sunetul produs de țânțar este mai mare, prin urmare, frecvența oscilațiilor aripilor este și ea mai mare).

4. Este adevărat că vibrațiile unui diapază care sună se deteriorează mai repede dacă piciorul acestuia este așezat pe o masă? (corect, deoarece vibrațiile diapazonului se transmit la masă).

5. Este adevărat că liliecii vezi cu sunet? (corect, deoarece liliecii emit ultrasunete și apoi ascultă semnalul reflectat).

6. Este adevărat că unele animale „prevăd” un cutremur folosind infrasunetele? (Așa este, de exemplu, elefanții simt un cutremur în câteva ore și sunt extrem de entuziasmați în același timp).

7. Este adevărat că infrasunetele provoacă tulburări psihice la oameni? (așa e, în Marsilia (Franța) în apropierea centrului științific a fost construită o mică fabrică. La scurt timp după lansare, unul dintre laboratoarele științifice a descoperit fenomene ciudate. După ce a stat în camera ei câteva ore, cercetătorul a devenit absolut prost: cu greu putea rezolva nici măcar o problemă simplă).

Și în concluzie, sugerez ca din literele tăiate, prin rearanjare, să obțineți Cuvinte cheie lecţie.

KVZU - SUNET

RAMTNOKE - diapazon

TRAKZUVLU - ECOGRAFIE

FRAKVZUNI - INFRAZOUND

OKLABEINJA - VASCULAȚII

5. Rezumatul lecției și temele.

Rezultatele lecției. În lecție, am aflat că:

Că orice corp care vibrează creează sunet;

Sunetul se propagă prin aer sub formă de unde sonore;

Sunetele sunt audibile și inaudibile;

Ultrasunetele este un sunet inaudibil a cărui frecvență de oscilație este mai mare de 20 kHz;

Infrasunetele este un sunet inaudibil cu o frecvență de oscilație sub 16 Hz;

Ultrasunetele sunt utilizate pe scară largă în știință și tehnologie.

Teme pentru acasă:

1. §34, ex. 29 (Peryshkin 9 celule)

2. Continuați să raționați:

Aud sunetul: a) muște; b) un obiect scăpat; c) furtuni, deoarece ....

Nu aud sunetul: a) de la un porumbel cățărător; b) de la un vultur care plutește pe cer, pentru că...

Înainte de a înțelege ce sunt sursele de sunet, gândiți-vă ce este sunetul? Știm că lumina este radiație. Reflectată de obiecte, această radiație intră în ochii noștri și o putem vedea. Gustul și mirosul sunt particule mici ale corpului care sunt percepute de receptorii noștri respectivi. Ce fel de sunet este acest animal?

Sunetele sunt transmise prin aer

Trebuie să fi văzut cum se cântă la chitară. Poate că tu însuți știi cum să o faci. Este important ca corzile să emită un sunet diferit în chitară atunci când sunt trase. In regula. Dar dacă ai putea pune chitara în vid și ai trage corzile, atunci ai fi foarte surprins că chitara nu ar scoate niciun sunet.

Astfel de experimente au fost efectuate cu o varietate de corpuri, iar rezultatul a fost întotdeauna același - nu se auzea niciun sunet în spațiul fără aer. De aici rezultă o concluzie logică, sunetul este transmis prin aer. Prin urmare, sunetul este ceva ce se întâmplă cu particulele de substanțe din aer și corpurile producătoare de sunet.

Surse de sunet - corpuri vibratoare

Mai departe. Ca rezultat al unei largi varietati de numeroase experimente, a fost posibil să se stabilească că sunetul apare din cauza vibrației corpurilor. Sursele de sunet sunt corpuri care vibrează. Aceste vibrații sunt transmise de moleculele de aer, iar urechea noastră, percepând aceste vibrații, le interpretează în senzații sonore care ne sunt de înțeles.

Nu este greu să verifici asta. Luați un pahar sau un pahar de cristal și puneți-l pe masă. Loviți ușor cu o lingură de metal. Veți auzi un sunet lung și subțire. Acum atingeți paharul cu mâna și atingeți din nou. Sunetul se va schimba și va deveni mult mai scurt.

Și acum lăsați mai mulți oameni să își înfășoare brațele în jurul paharului cât mai complet posibil, împreună cu piciorul, încercând să nu lase o singură zonă liberă, cu excepția chiar loc mic a lovi cu lingura. Lovi din nou paharul. Cu greu vei auzi niciun sunet, iar cel care va fi se va dovedi a fi slab și foarte scurt. Ce spune?

În primul caz, după impact, sticla a oscilat liber, vibrațiile sale s-au transmis prin aer și au ajuns la urechile noastre. În al doilea caz, majoritatea vibrațiilor au fost absorbite de mâna noastră, iar sunetul a devenit mult mai scurt, pe măsură ce vibrațiile corpului au scăzut. În al treilea caz, aproape toate vibrațiile corpului au fost absorbite instantaneu de mâinile tuturor participanților, iar corpul aproape că nu a oscilat și, în consecință, aproape niciun sunet nu a fost emis.

Același lucru este valabil și pentru toate celelalte experimente la care te poți gândi și rula. Vibrațiile corpurilor, transmise moleculelor de aer, vor fi percepute de urechile noastre și interpretate de creier.

Vibrații sonore de diferite frecvențe

Deci sunetul este vibrație. Sursele de sunet ne transmit vibrațiile sonore prin aer. Atunci de ce nu auzim toate vibrațiile tuturor obiectelor? Pentru că vibrațiile vin în frecvențe diferite.

Sunetul perceput de urechea umană este vibrații sonore cu o frecvență de aproximativ 16 Hz până la 20 kHz. Copiii aud sunete cu frecvențe mai înalte decât adulții, iar intervalele de percepție ale diferitelor ființe vii diferă în general foarte mult.

Sunetele sunt transmise prin aer

Surse de sunet - corpuri vibratoare

Și acum lăsați mai multe persoane să își înfășoare brațele în jurul paharului cât mai complet posibil, împreună cu piciorul, încercând să nu lase o singură zonă liberă, cu excepția unui loc foarte mic pentru a lovi cu lingura. Lovi din nou paharul. Cu greu vei auzi niciun sunet, iar cel care va fi se va dovedi a fi slab și foarte scurt. Ce spune?

Vibrații sonore de diferite frecvențe

Deci sunetul este vibrație. Sursele de sunet ne transmit vibrațiile sonore prin aer. Atunci de ce nu auzim toate vibrațiile tuturor obiectelor? Pentru că vibrațiile vin în frecvențe diferite.

Urechile sunt un instrument foarte subțire și delicat, oferit nouă de natură, așa că ar trebui să aveți grijă de el, ca înlocuitori și analogi în corpul uman nu exista.

Ramura fizicii care se ocupă de vibrațiile sonore se numește acustică.

Urechea umană este proiectată în așa fel încât să perceapă vibrațiile cu o frecvență de 20 Hz până la 20 kHz ca sunet. Frecvențe joase (sunet de la tobă sau țeavă de orgă) sunt percepute de ureche ca note de bas. Fluierul sau scârțâitul unui țânțar corespunde frecvențelor înalte. Se numesc oscilații cu o frecvență sub 20 Hz infrasunete, și cu o frecvență de peste 20 kHz - ecografie. O persoană nu aude astfel de vibrații, dar există animale care aud infrasunetele provenind de la Scoarta terestraînainte de cutremur. Auzindu-le, animalele părăsesc zona periculoasă.

În muzică, frecvențele acustice corespund dar acolo. Nota „la” a octavei principale (tasta C) corespunde unei frecvențe de 440 Hz. Nota „la” a următoarei octave corespunde unei frecvențe de 880 Hz. Și astfel toate celelalte octave diferă ca frecvență exact de două ori. În cadrul fiecărei octave se disting 6 tonuri sau 12 semitonuri. Fiecare ton are o frecvență de yf2~ 1,12 diferit de frecvența tonului anterior, fiecare semiton diferă de cea anterioară în „$2 . Vedem că fiecare frecvență următoare diferă de cea anterioară nu prin câțiva Hz, ci prin acelasi numar o singura data. O astfel de scară se numește logaritmic, deoarece distanța egală dintre tonuri va fi exact pe scara logaritmică, unde nu este reprezentată valoarea în sine, ci logaritmul acesteia.

Dacă sunetul corespunde unei frecvențe v (sau cu = 2tcv), atunci se numește armonic, sau monocromatic. Sunetele pur armonice sunt rare. Aproape întotdeauna, sunetul conține un set de frecvențe, adică spectrul său (a se vedea secțiunea 8 a acestui capitol) este complex. Vibrațiile muzicale conțin întotdeauna tonul fundamental cco \u003d 2n / T, unde T este perioada și un set de armonizări 2 (Oo, Zco 0, 4coo etc. Un set de armături care indică intensitățile lor în muzică se numește timbru. Instrumente muzicale diferite, cântăreți diferiți care bat aceeași notă au timbre diferite. Acest lucru le oferă culori diferite.

Este posibil și un amestec de frecvențe non-multiple. În muzica clasică europeană, aceasta este considerată disonantă. Cu toate acestea, este folosit în muzica modernă. Se folosește chiar și mișcarea lentă a oricăror frecvențe în direcția creșterii sau scăderii (ukulele).

În sunetele non-muzicale, orice combinație de frecvențe din spectru și schimbarea lor în timp este posibilă. Spectrul unor astfel de sunete poate fi continuu (vezi Secțiunea 8). Dacă intensitățile pentru toate frecvențele sunt aproximativ aceleași, atunci un astfel de sunet se numește " zgomot alb» (termenul este preluat din optică, unde culoare alba este totalitatea tuturor frecvențelor).

Sunetele vorbirii umane sunt foarte complexe. Au un spectru complex care se schimbă rapid în timp atunci când pronunță un singur sunet, cuvânt și frază întreagă. Acest lucru oferă sunetelor vorbirii intonații și accente diferite. Ca urmare, este posibil să distingem o persoană de alta prin voce, chiar dacă pronunță aceleași cuvinte.

O undă sonoră (vibrații sonore) este o vibrație mecanică a moleculelor unei substanțe (de exemplu, aer) transmisă în spațiu.

Dar nu orice corp oscilant este o sursă de sunet. De exemplu, o greutate oscilantă suspendată pe un fir sau un arc nu scoate niciun sunet. De asemenea, o riglă metalică va înceta să sune dacă o mutați în sus într-o menghină și, prin urmare, prelungiți capătul liber, astfel încât frecvența sa de oscilație să devină mai mică de 20 Hz. Studiile au arătat că urechea umană este capabilă să perceapă ca sunet vibrațiile mecanice ale corpurilor care au loc la o frecvență de 20 Hz până la 20.000 Hz. Prin urmare, vibrațiile ale căror frecvențe sunt în acest interval se numesc sunet. Vibrațiile mecanice a căror frecvență depășește 20.000 Hz se numesc ultrasunete, iar vibrațiile cu frecvențe mai mici de 20 Hz se numesc infrasonice. Trebuie remarcat faptul că limitele indicate ale intervalului de sunet sunt arbitrare, deoarece depind de vârsta oamenilor și caracteristici individuale aparatul lor auditiv. De obicei, odată cu vârsta, limita superioară de frecvență a sunetelor percepute scade semnificativ - unele persoane în vârstă pot auzi sunete cu frecvențe care nu depășesc 6000 Hz. Copiii, dimpotrivă, pot percepe sunete a căror frecvență este puțin mai mare de 20.000 Hz. Oscilațiile ale căror frecvențe sunt mai mari de 20.000 Hz sau mai mici de 20 Hz sunt auzite de unele animale. Lumea este plină de o mare varietate de sunete: ticăitul ceasurilor și zgomotul motoarelor, foșnetul frunzelor și urletul vântului, cântatul păsărilor și vocile oamenilor. Despre cum se nasc sunetele și ce reprezintă ele, oamenii au început să ghicească cu foarte mult timp în urmă. Ei au observat, de exemplu, că sunetul este creat de corpurile care vibrează în aer. Inca filozof grec antic iar omul de știință enciclopedic Aristotel, pe baza observațiilor, a explicat corect natura sunetului, crezând că corpul care sună creează compresie alternativă și rarefierea aerului. Astfel, o coardă oscilantă acum comprimă, apoi rareifică aerul și, datorită elasticității aerului, aceste influențe alternante sunt transmise mai departe în spațiu - din strat în strat, apar unde elastice. Ajungând la urechea noastră, acţionează asupra timpanelor şi provoacă senzaţia de sunet. După ureche, o persoană percepe unde elastice având o frecvență cuprinsă între aproximativ 16 Hz și 20 kHz (1 Hz - 1 oscilație pe secundă). În conformitate cu aceasta, undele elastice din orice mediu ale căror frecvențe se află în limitele indicate se numesc unde sonore sau pur și simplu sunet. În aer la o temperatură de 0 ° C și presiune normală, sunetul se propagă cu o viteză de 330 m/s, în apa de mare - aproximativ 1500 m/s, la unele metale viteza sunetului ajunge la 7000 m/s. Undele elastice cu o frecvență mai mică de 16 Hz se numesc infrasunete, iar undele a căror frecvență depășește 20 kHz se numesc ultrasunete.

Sursa de sunet în gaze și lichide poate fi nu numai corpurile care vibrează. De exemplu, un glonț și o săgeată fluieră în zbor, vântul urlă. Și zgomotul unui avion cu turboreacție constă nu numai din zgomotul unităților de operare - un ventilator, compresor, turbină, cameră de ardere etc., ci și zgomotul unui curent cu jet, vortex, fluxuri de aer turbulente care apar atunci când aeronava. curge în jur cu viteze mari. Un corp care se repezi rapid în aer sau în apă, parcă, întrerupe curgerea din jurul lui, generează periodic zone de rarefacție și compresie în mediu. Rezultatul sunt undele sonore. Sunetul se poate propaga sub formă de unde longitudinale și transversale. Într-un mediu gazos și lichid, apar numai unde longitudinale când mișcare oscilantă particulele apar numai în direcția în care se propagă unda. ÎN solide pe lângă cele longitudinale, există și unde transversale când particulele mediului oscilează în direcții perpendiculare pe direcția de propagare a undei. Acolo, lovind coarda perpendicular pe direcția ei, facem valul să alerge de-a lungul coardei. Urechea umană nu este la fel de receptivă la sunete de diferite frecvențe. Este cel mai sensibil la frecvențele de la 1000 la 4000 Hz. La intensitate foarte mare, undele nu mai sunt percepute ca sunet, provocând o senzație de apăsare a durerii în urechi. Intensitatea undelor sonore la care se întâmplă acest lucru se numește prag. senzatie de durere. Conceptele de ton și timbru ale sunetului sunt, de asemenea, importante în studiul sunetului. Orice sunet real, fie el o voce umană sau un joc instrument muzical, nu este o simplă oscilație armonică, ci un fel de amestec de multe vibratii armonice cu un anumit set de frecvenţe. Cel cu frecvența cea mai joasă se numește ton fundamental, celelalte sunt tonuri. Un număr diferit de tonuri inerente unui anumit sunet îi conferă o culoare - timbru special. Diferența dintre un timbru și altul se datorează nu numai numărului, ci și intensității tonurilor care însoțesc sunetul tonului fundamental. După timbru, putem distinge cu ușurință sunetele viorii și pianului, chitarei și flautului, recunoaștem vocile oamenilor familiari.

Frecvența de oscilație numit numărul de oscilații complete pe secundă. Unitatea de frecvență este 1 hertz (Hz). 1 hertz corespunde unei oscilații complete (într-una și cealaltă direcție) care are loc într-o secundă.
Perioadă numit timpul(e) în care are loc o oscilație completă. Cu cât frecvența de oscilație este mai mare, cu atât perioada lor este mai scurtă, adică f=1/T. Astfel, frecvența oscilațiilor este mai mare, cu cât perioada lor este mai scurtă și invers. Vocea umană creează vibrații sonore cu o frecvență de 80 până la 12.000 Hz, iar auzul percepe vibrații sonore în intervalul 16-20.000 Hz.
Amplitudine oscilațiile se numesc cea mai mare abatere a unui corp oscilant de la poziția inițială (calmă). Cu cât amplitudinea vibrației este mai mare, cu atât sunetul este mai puternic. Sunetele vorbirii umane sunt vibrații sonore complexe, formate dintr-un număr sau altul de vibrații simple, diferite ca frecvență și amplitudine. Fiecare sunet al vorbirii are doar propria sa combinație de vibrații de frecvențe și amplitudini diferite. Prin urmare, forma vibrațiilor unui sunet al vorbirii diferă semnificativ de forma altuia, care arată graficele vibrațiilor în timpul pronunțării sunetelor a, o și y.

O persoană caracterizează orice sunet în conformitate cu percepția sa în ceea ce privește volumul și înălțimea.