Джерела звуку. Звукові коливання

Звук є звуковими хвилями, які викликають коливання дрібних частинок повітря, інших газів, а також рідких і твердих середовищ. Звук може виникати тільки там, де є речовина, не важливо, в якому стані воно знаходиться. В умовах вакууму, де відсутнє якесь середовище, звук не поширюється, тому що там відсутні частки, які й виступають розповсюджувачами звукових хвиль. Наприклад, у космосі. Звук може модифікуватися, видозмінюватися, перетворюючись на інші форми енергії. Так, звук, перетворений на радіохвилі або в електричну енергію, можна передавати на відстані та записувати на інформаційні носії.

Звукова хвиля

Рухи предметів та тіл практично завжди стають причиною коливань довкілля. Не важливо, вода це чи повітря. У процесі цього частки середовища, якому передаються коливання тіла, також починають коливатися. Виникають звукові хвилі. Причому рухи здійснюються у напрямах уперед і назад, поступово змінюючи один одного. Тому звукова хвиля є поздовжньою. Ніколи у ній немає поперечного руху вгору і вниз.

Характеристики звукових хвиль

Як і будь-яке фізичне явище, вони мають свої величини, за допомогою яких можна описати характеристики. Основні характеристики звукової хвилі - це її частота та амплітуда. Перша величина показує, скільки хвиль утворюється за секунду. Друга визначає силу хвилі. Низькочастотні звуки мають низькі показники частоти і навпаки. Частота звуку вимірюється в Герцах, і якщо вона перевищує 20 000 Гц, виникає ультразвук. Прикладів низькочастотних і високочастотних звуків у природі та навколишньому світі досить. Щебетання соловейка, гуркіт грому, гуркіт гірської річки та інші – це всі різні звукові частоти. Значення амплітуди хвилі залежить від того, наскільки звук гучний. Гучність ж, своєю чергою, зменшується в міру віддалення джерела звуку. Відповідно, і амплітуда тим менша, що далі від епіцентру знаходиться хвиля. Іншими словами, амплітуда звукової хвилі зменшується при віддаленні джерела звуку.

Швидкість звуку

Цей показник звукової хвилі знаходиться у прямій залежності від характеру середовища, в якому вона поширюється. Значну роль тут відіграють і вологість і температура повітря. У середніх погодних умовахшвидкість звуку становить приблизно 340 метрів за секунду. У фізиці існує таке поняття, як надзвукова швидкість, яка завжди за значенням більша, ніж швидкість звуку. З такою швидкістю поширюються звукові хвилі під час руху літака. Літак рухається з надзвуковою швидкістю і навіть обганяє звукові хвилі, які він створює. Внаслідок тиску, що поступово збільшується позаду літака, утворюється ударна звукова хвиля. Цікава і мало кому відома одиниця виміру такої швидкості. Називається вона Мах. 1 Мах дорівнює швидкості звуку. Якщо хвиля рухається зі швидкістю 2 Маха, то вона поширюється вдвічі швидше, ніж швидкість звуку.

Шуми

В повсякденному життілюдини присутні постійні шуми. Вимірюється рівень шуму децибелах. Рух автомобілів, вітер, шелест листя, переплетення голосів людей та інші звукові шуми є нашими супутниками щодня. Але до таких шумів слуховий аналізатор людини може звикати. Однак існують і такі явища, з якими навіть пристосувальні здібності людського вуха не можуть упоратися. Наприклад, шум, що перевищує 120 дБ, здатний спричинити відчуття болю. Найгучніша тварина - синій кит. Коли він видає звуки, його можна почути на відстані понад 800 км.

Відлуння

Як виникає луна? Тут усе дуже просто. Звукова хвиля має здатність відбиватися від різних поверхонь: від води, від скелі, від стін у порожньому приміщенні Ця хвиля повертається до нас, тож ми чуємо вторинний звук. Він не такий чіткий, як початковий, оскільки деяка енергія звукової хвилі розсіюється під час руху до перешкоди.

Ехолокація

Відображення звуку використовують у різних практичних цілях. Наприклад, ехолокація. Вона полягає в тому, що з допомогою ультразвукових хвиль можна визначити відстань до об'єкта, якого ці хвилі відбиваються. Розрахунки здійснюються при вимірі часу, за який ульразвук дістанеться місця і повернеться назад. Здібністю до ехолокації мають багато тварин. Наприклад, кажани, дельфіни використовують її для пошуку їжі. Інше застосування ехолокація знайшла у медицині. При дослідженнях за допомогою ультразвуку утворюється картинка внутрішніх органівлюдини. В основі такого методу знаходиться те, що ультразвук, потрапляючи у відмінне від повітря середовище, повертається назад, формуючи таким чином зображення.

Звукові хвилі у музиці

Чому музичні інструменти видають ті чи інші звуки? Гітарні перебори, награші піаніно, низькі тони барабанів та труб, що зачаровує тонкий голосок флейти. Всі ці та багато інших звуків виникають через коливання повітря або, іншими словами, через появу звукових хвиль. Але чому звучання музичних інструментів настільки різноманітне? Виявляється, це залежить від деяких факторів. Перше – це форма інструменту, друге – матеріал, з якого він виготовлений.

Розглянемо це з прикладу струнних інструментів. Вони стають джерелом звуку, коли на струни впливають торканням. Внаслідок цього вони починають виробляти коливання та посилати у навколишнє середовище різні звуки. Низький звук будь-якого струнного інструменту обумовлений більшою товщиною та довжиною струни, а також слабкістю її натягу. І навпаки, чим сильніше натягнута струна, чим вона тонша і коротша, тим більше високий звуквиходить у результаті гри.

Дія мікрофону

Воно засноване на перетворенні енергії звукової хвилі на електричну. У прямій залежності при цьому є сила струму і характер звуку. Усередині будь-якого мікрофона розташована тонка пластина, виготовлена з металу. При дії звуком вона починає робити коливальні рухи. Спіраль, з якою з'єднана платівка, також вібрує, внаслідок чого виникає електричний струм. Чому він з'являється? Це з тим, що у мікрофоні також вбудовані магніти. При коливаннях спіралі між його полюсами і утворюється електричний струм, що йде спіралі і далі - на звукову колонку (гучномовець) або техніки для запису на інформаційний носій (на касету, диск, комп'ютер). До речі, аналогічна будова має мікрофон у телефоні. Але як діють мікрофони на стаціонарному та мобільному телефоні? Початкова фаза однакова для них - звук людського голосу передає свої коливання на платівку мікрофона, далі все за описаним вище сценарієм: спіраль, яка при русі замикає два полюси, створюється струм. А що далі? З стаціонарним телефономвсе більш-менш зрозуміло - як і в мікрофоні, звук, перетворений на електричний струм, біжить по дротах. А як же справа з стільниковим телефономабо, наприклад, із рацією? У цих випадках звук перетворюється на енергію радіохвиль і потрапляє на супутник. От і все.

Явище резонансу

Іноді створюються такі умови, коли амплітуда коливань фізичного тіла різко зростає. Це відбувається внаслідок зближення значень частоти вимушених коливань та частоти коливань предмета (тіла). Резонанс може приносити як користь, і шкоду. Наприклад, щоб визволити машину з ямки, її заводять і штовхають туди-сюди для того, щоб викликати резонанс і надати автомобілю інерцію. Але траплялися й випадки негативного наслідкурезонансу. Наприклад, у Петербурзі приблизно сто років тому звалився міст під синхронно крокуючими солдатами.

Звук обумовлюється механічними коливаннями в пружних середовищах і тілах, частоти яких лежать у діапазоні від 20 Гц до 20 кГц і здатні сприймати людське вухо.

Відповідно до цього механічного коливання із зазначеними частотами називаються звуковими та акустичними. Нечутні механічні коливання з частотами нижче за звуковий діапазон називаються інфразвуковими, а з частотами вище за звуковий діапазон називаються ультразвуковими.

Якщо тіло, що звучить, наприклад електричний дзвінок, поставити під дзвін повітряного насоса, то в міру відкачування повітря звук робитиметься все слабше і слабше і, нарешті, зовсім припиниться. Передача коливань від тіла, що звучить, здійснюється через повітря. Зазначимо, що при своїх коливаннях тіло, що звучить, при своїх коливаннях поперемінно то стискає повітря, що прилягає до поверхні тіла, то, навпаки, створює розрідження в цьому шарі. Таким чином, поширення звуку в повітрі починається з коливань щільності повітря біля поверхні тіла, що коливається.

Музичний тон. Гучність та висота тону

Звук, який ми чуємо тоді, коли джерело його здійснює гармонійне коливання, називається музичним тоном чи, коротко, тоном.

У будь-якому музичному тоні ми можемо розрізнити на слух дві якості: гучність та висоту.

Найпростіші спостереження переконують у тому, що тони будь-якої даної висоти визначається амплітудою коливань. Звук камертону після удару по ньому затихає. Це відбувається разом із загасанням коливань, тобто. зі спаданням їхньої амплітуди. Вдаривши камертон сильніше, тобто. повідомивши коливань велику амплітуду, ми почуємо гучніший звук, ніж при слабкому ударі. Те саме можна спостерігати і зі струною і взагалі з кожним джерелом звуку.

Якщо ми візьмемо кілька камертонів різного розміру, то не важко розмістити їх на слух у порядку зростання висоти звуку. Тим самим вони виявляться розташованими і за розміром: найбільший камертон дає найнижчий звук, найменший – найвищий звук. Таким чином, висота тону визначається частотою коливань. Чим вище частота і, отже, коротший період коливань, тим вищий звук ми чуємо.

Акустичний резонанс

Резонансні явища можна спостерігати на механічних коливаннях будь-якої частоти, зокрема, і на звукових коливаннях.

Поставимо поруч два однакові камертони, звернувши отвори ящиків, на яких вони укріплені, один до одного. Ящики потрібні тому, що посилюють звук камертонів. Це відбувається внаслідок резонансу між камертоном та стовпами повітря, укладеного в ящику; тому ящики називаються резонаторами чи резонансними ящиками.

Вдаримо один із камертонів і потім приглушимо його пальцями. Ми почуємо, як лунає другий камертон.

Візьмемо два різні камертони, тобто. з різною висотою тону, і повторимо досвід. Тепер кожен із камертонів вже не відгукуватиметься на звук іншого камертону.

Неважко пояснити цей результат. Коливання одного камертону діє через повітря з деякою силою на другий камертон, змушуючи його робити його вимушені коливання. Оскільки камертон 1 здійснює гармонійне коливання, те й сила, що діє камертон 2, буде змінюватися за законом гармонічного коливання з частотою камертона 1. Якщо частота сили інша то вимушені коливання будуть настільки слабкі, що ми їх не почуємо.

Шуми

Музичний звук (ноту) ми чуємо тоді, коли коливання періодичне. Наприклад, такий звук видає струна рояля. Якщо одночасно вдарити кілька кнопок, тобто. змусити звучати кілька нот, то відчуття музичного звуку збережеться, але чітко виступить відмінність консонуючих (приємних на слух) та дисонують (неприємних) нот. Виявляється, що консонують ті ноти, періоди яких перебувають у відносинах невеликих чисел. Наприклад, консонанс виходить щодо періодів 2:3 (квінта), при 3:4 (кванта), 4:5 (велика терція) і т.д. Якщо ж періоди відносяться як великі числа, наприклад 19:23, виходить дисонанс - музичний, але неприємний звук. Ще далі ми уникнемо періодичності коливань, якщо одночасно вдаримо по багатьох клавішах. Звук вийде вже шумоподібним.

Для шумів характерна сильна неперіодичність форми коливань: або це тривале коливання, але дуже складне формою (шипіння, скрип), або окремі викиди (клацання, стуки). З цього погляду шумів слід віднести і звуки, що виражаються приголосними (шиплячими, губними тощо).

У всіх випадках шумові коливання складаються з величезної кількості гармонійних коливань із різними частотами.

Таким чином, у гармонійного коливання спектр складається з однієї-єдиної частоти. У періодичного коливання спектр складається із набору частот – основний та кратних їй. У консонуючих співзвуччя маємо спектр, що з кількох таких наборів частот, причому основні ставляться як невеликі цілі числа. У дисоніруючих співзвуччя основні частоти вже не перебувають у таких простих відносинах. Чим більше в діапазоні різних частот, тим ближче ми підходимо до шуму. Типові шуми мають спектри, у яких є дуже багато частот.

За допомогою даного виду уроку ви зможете вивчити тему «Джерела звуку. Звукові коливання. Висота, тембр, гучність. На цьому занятті ви дізнаєтесь, що таке звук. Також ми розглянемо діапазони звукових коливань, які сприймаються людським слухом. Визначимо, що може бути джерелом звуку та які необхідні умови для його виникнення. Також вивчимо такі характеристики звуку, як висота, тембр та гучність.

Тема уроку присвячена джерелам звуку, звуковим коливанням. Поговоримо ми і про характеристики звуку - висоту, гучність і тембр. Перш ніж говорити про звук, про звукові хвилі, давайте згадаємо, що механічні хвилі поширюються в пружних середовищах. Частина поздовжніх механічних хвиль, яка сприймається людськими органами слуху, називається звуком, звуковими хвилями. Звук - це механічні хвилі, що сприймаються людськими органами слуху, які викликають звукові відчуття. .

Досліди показують, що людське вухо, органи слуху людини сприймають коливання частот від 16 Гц до 20000 Гц. Саме цей діапазон ми називаємо звуковим. Звичайно, існують хвилі, частота яких менше 16 Гц (інфразвук) та більше 20000 Гц (ультразвук). Але цей діапазон ці розділи людським вухом не сприймаються.

Рис. 1. Діапазон чутності людського вуха

Як ми говорили, області інфразвуку та ультразвуку людськими органами слуху не сприймаються. Хоча можуть сприйматися, наприклад, деякими тваринами, комахами.

Що таке ? Джерелами звуку можуть бути будь-які тіла, які здійснюють коливання з звуковою частотою(від 16 до 20000 Гц)

Рис. 2. Затиснута в тиски лінійка, що коливається, може бути джерелом звуку

Звернемося до досвіду та подивимося, як утворюється звукова хвиля. Для цього нам буде потрібна металева лінійка, яку ми затиснемо в лещата. Тепер, впливаючи на лінійку, ми зможемо спостерігати коливання, але жодного звуку не чуємо. І тим не менше навколо лінійки створюється механічна хвиля. Зверніть увагу, коли лінійка зміщується в один бік, утворюється ущільнення повітря. В інший бік – теж ущільнення. Між цими ущільненнями утворюється розряд повітря. Поздовжня хвиля -це і є звукова хвиля, що складається з ущільнень та розряджень повітря. Частота коливань лінійки в даному випадку менша за звукову частоту, тому ми не чуємо цієї хвилі, цього звуку. На основі досвіду, який ми щойно поспостерігали, наприкінці XVIII століття було створено прилад, який називається камертон.

Рис. 3. Поширення поздовжніх звукових хвиль від камертону

Як ми переконалися, звук з'являється внаслідок коливань тіла зі звуковою частотою. Поширюються звукові хвилі на всі боки. Між слуховим апаратом людини та джерелом звукових хвиль обов'язково має бути середовище. Це середовище може бути газоподібним, рідким, твердим, але це обов'язково повинні бути частинки, здатні передавати коливання. Процес передачі звукових хвиль має обов'язково відбуватися там, де є речовина. Якщо речовини немає, жодного звуку ми не почуємо.

Для існування звуку потрібні:

1. Джерело звуку

2. Середа

3. Слуховий апарат

4. Частота 16-20000 Гц

5. Інтенсивність

Тепер перейдемо до обговорення параметрів звуку. Перша – це висота звуку. Висота звуку -характеристика, що визначається частотою коливань. Чим більша частота у тіла, яке виробляє коливання, тим звук буде вищим. Давайте знову звернемося до лінійки, затиснутої в лещата. Як ми вже говорили, ми бачили вагання, але не чули звуку. Якщо тепер довжину лінійки зробити менше, то ми чутимемо звук, але побачити коливання буде набагато складніше. Подивіться на лінійку. Якщо ми подіємо на неї зараз, звуку ніякого ми не почуємо, зате спостерігаємо коливання. Якщо вкоротимо лінійку, ми почуємо звук певної висоти. Ми можемо зробити довжину лінійки ще коротшою, тоді ми почуємо звук ще більшої висоти (частоти). Те саме ми можемо поспостерігати і з камертонами. Якщо ми візьмемо великий камертон (він ще називається демонстраційний) і вдаримо по ніжках такого камертону, можемо спостерігати коливання, але звуку не почуємо. Якщо візьмемо інший камертон, то, вдаривши по ньому, почуємо певний звук. І наступний камертон, справжній настроювальний камертон, який використовується для настроювання музичних інструментів. Він видає звук, відповідний ноте ля, або, як ще кажуть, 440 Гц.

Наступна характеристика- Тембр звуку. Тембромназивається забарвлення звуку. Як можна проілюструвати цю характеристику? Тембр - це те, чим відрізняються два однакові звуки, виконані різними музичними інструментами. Ви всі знаєте, що нот у нас лише сім. Якщо ми почуємо ту саму ноту ля, взяту на скрипці та на фортепіано, то ми відрізнимо їх. Ми одразу зможемо сказати, який інструмент цей звук створив. Саме цю особливість – забарвлення звуку – і характеризує тембр. Треба сказати, що тембр залежить від цього, які відтворюються звукові коливання, крім основного тону. Справа в тому, що довільні звукові коливання є досить складними. Вони складаються із набору окремих коливань, кажуть спектру коливань. Саме відтворення додаткових коливань (обертонів) і характеризує красу звучання того чи іншого голосу чи інструменту. Тембрє одним з основних та яскравих проявів звуку.

Ще одна характеристика – гучність. Гучність звуку залежить від амплітуди коливань. Давайте подивимося і переконаємось, що гучність пов'язана з амплітудою коливань. Тож візьмемо камертон. Зробимо таке: якщо вдарити по камертону слабко, то амплітуда коливань буде невеликою і звук буде тихий. Якщо тепер по камертону вдарити сильніше, то звук набагато голосніше. Це з тим, що амплітуда коливань буде набагато більше. Сприйняття звуку - річ суб'єктивна, залежить від цього, який слуховий апарат, яке самопочуття людини.

Список додаткової літератури:

А чи так добре знайомий вам звук? //Квант. - 1992. - № 8. - C. 40-41. Кікоін А.К. Про музичні звуки та їх джерела // Квант. - 1985. - № 9. - С. 26-28. Елементарний підручник з фізики. За ред. Г.С. Ландсберг. Т. 3. – М., 1974.

Мета уроку:Сформувати уявлення про звук.

Завдання уроку:

Освітні:

створити умови для активізації знань учнів про звук, отримані щодо природознавства,
сприяти розширенню та систематизації знань учнів про звук.

Розвиваючі:

продовжити розвивати вміння застосовувати знання та власний досвіду різних ситуаціях,
сприяти розвитку мислення, аналізу отриманих знань, виділення головного, узагальнення та систематизації.

Виховні:

сприяти формуванню дбайливого ставлення до себе та оточуючих,
сприяти формуванню гуманності, доброти, відповідальності.

Тип уроку:що розкриває зміст.

Обладнання:камертон, кулька на нитці, повітряний дзвін, язичковий частотомір, набір дисків з різною кількістю зубців, листівка, лінійка металева, мультимедійне обладнання, диск з презентацією, розробленою вчителем до цього уроку.

Хід уроку

Серед різноманітних коливальних і хвильових рухів, що зустрічаються в природі та техніці, особливо важливе значенняв житті людини мають звукові коливання та хвилі, і просто звуки. У повсякденному житті – це найчастіше хвилі, що розповсюджуються у повітрі. Відомо, що звук поширюється і в інших пружних середовищах: у землі, металах. Занурившись з головою у воду, можна здалеку чітко почути стукіт двигуна катера, що наближається. Під час облоги у фортечних стінах поміщали «слухачів», які стежили за земляними роботамисупротивника. Іноді це були сліпці, які особливо загострені слух. За звуками, що передаються Землі, був, наприклад, своєчасно виявлено підкоп ворога до стін Загорського монастиря. Завдяки наявності в людини органу слуху він отримує з навколишнього середовища за допомогою звуків велику та різноманітну інформацію. Через звуки здійснюється і людська мова.

Перед вами на столі знаходяться робочі листи з рядками з твору Чарльза Діккенса «Цвіркун за осередком». Кожен з вас повинен підкреслити слова, які виражають звук.

1 варіант

Переляканий косець прийшов до тями лише тоді, коли годинник перестав трястися під ним, а скрегіт і брязкіт їх ланцюгів і гир остаточно припинився. Не дивно, що він так розхвилювався: адже цей деренчливий, кістлявий годинник - не годинник, а справжній скелет! – здатні на будь-кого наздогнати страху, коли почнуть клацати кістками…
.... Тоді, зауважте собі, чайник і вирішив приємно провести вечор. Щось нестримно заклекотіло у нього в горлі, і він уже почав видавати уривчасте дзвінке пирхання, яке одразу обривав, ніби ще не вирішивши остаточно, чи варто йому зараз показувати себе компанейським малим. Тоді, після двох-трьох марних спроб заглушити в собі прагнення до комунікабельності, він відкинув всю свою похмурість, всю свою стриманість і залився такою затишною, такою веселою пісенькою, що ніякий плакса-соловей не міг за ним наздогнати.
....Чайник співав свою пісеньку так весело і бадьоро, що все його залізне тіло гуло і підстрибувало над вогнем; і навіть сама кришка стала витанцьовувати щось на зразок джиги і стукати по чайнику (скрегіт, брязкіт, брязкіт, клацати, дзвінке пирхання, пісенькою, залився, співав, гуло, стукати).

2 варіант:

Ось тут, якщо хочете, цвіркун і справді почав вторити чайнику! Він так голосно підхопив приспів на свій власний тріпоткий лад - стрєк, стрєк, стрєк! - голос його був настільки вражаюче непорівнянний з його зростанням у порівнянні з чайником, що якби він тут же розірвався, як рушниця, в яку закладено надто великий заряд, це здалося б вам природним і неминучим кінцем, якого він сам щосили прагнув. .
….Чайнику більше не довелося співати соло. Він продовжував виконувати свою партію з неослабленою запопадливістю, але цвіркун захопив роль першої скрипки і утримав її. Боже ти мій, як він цокотів! Тонкий, різкий, пронизливий голос його брязкотів по всьому будинку і, мабуть, навіть мерехтів, як зірка у темряві, за стінами. Іноді на найгучніших звуках він пускав раптом таку невимовну трель, що мимоволі здавалося – сам він високо підстрибує у пориві натхнення, а потім знову падає на ніжки. Тим не менше вони співали в повній згоді, і цвіркун і чайник ... Тема пісеньки залишалася все та ж, і змагаючись, вони співали все голосніше, і голосніше, і голосніше. (голосно, приспів, лагідний лад – стрєк, стрєк, стрєк, розірвався, соло, стрекотав, різкий, пронизливий голосок, брязкіт, гучних звуків, трель, співали, пісеньки, співали, голосніше)

Ми живемо у світі звуків. Розділ фізики, що вивчає звукові явища, називається акустикою (Слайд 1).

Джерелами звуку є ті, що коливаються тіла (слайд 2).

«Все, що звучить, обов'язково вагається, але не все, що вагається, звучить».

Наведемо приклади тих, що коливаються, але не звучать. Язички частотоміра, довга лінійка. Які приклади ви можете навести? (Гілка на вітрі, поплавок на воді і т.д.)

Укоротимо лінійку і почуємо звук. Повітряний дзвін також видає звуки. Доведемо, що тіло, що звучить, коливається. Для цього візьмемо камертон. Камертон є дугоподібним стрижнем, закріпленим на тримачі, вдаримо по ньому гумовим молоточком. Піднісши лунаючий камертон до маленької кульки, що висить на нитці, ми побачимо, що кулька відхиляється.

Якщо провести камертоном по склу, покритому сажею, ми побачимо графік коливань камертону. Як називається такий графік? ( камертон здійснює гармонійні коливання )

Джерелами звуку можуть бути рідкі тіла, і навіть гази. Повітря гуде в димарі і вода співає у трубах.

А які приклади джерел звуку ви наведете? ( механічні годинники, киплячий чайник, звук, що видається двигуном)

Коли тіло звучить, воно коливається, його коливання передаються прилеглим частинкам повітря, які починають коливатися і передають коливання сусіднім часткам, а ті передають коливання далі. В результаті в повітрі утворюються та поширюються звукові хвилі.

Звукова хвиля є зони стиснення і розрядження пружного середовища (повітря), звукова хвиля – поздовжня хвиля (Слайд 3).

Ми сприймаємо звук завдяки нашому органу слуху – юшку.

(Один із учнів розповідає, як це відбувається) (Слайд 4).

(Інший учень розповідає про шкоду навушників.)

«Вивчаючи протягом двох місяців поведінку молоді у столичному метрополітені, фахівці дійшли висновків, що у московському метро кожні 8 із 10 активних користувачів портативних електронних пристроїв слухають музику. Для порівняння: при інтенсивності звуку 160 децибел деформуються барабанні перетинки. Потужність звуку, відтворена плеєрами через навушники, дорівнює 110-120 децибел. Таким чином, на вуха людини йде вплив, рівний тому, що виявляється на людину, що стоїть в 10 метрах від реактивного двигуна. Якщо такий тиск на барабанні перетинки виявляється щодня, то людина ризикує оглухнути. "За останні п'ять років на прийом стали частіше приходити молоді хлопці та дівчата, – розповіла НІ отоларинголог Крістіна Ананькіна. – Усі вони хочуть бути модними, постійно слухати музику. Проте тривала дія гучної музики просто вбиває слух". Якщо після рок-концерту організму потрібно кілька днів, щоб відновитись, то при щоденній атаці на вуха часу на упорядкування вже не залишається. Слухова система перестає сприймати високі частоти. "Будь-який шум інтенсивністю понад 80 децибелів негативно впливає на внутрішнє вухо, – повідомляє кандидат медичних наук, сурдолог Василь Корвяков. – Гучна музика вражає клітини, що відповідають за сприйняття звуку, особливо якщо атака йде прямо з навушників. Ситуацію погіршує ще й вібрація в метро, яка також негативно впливає на структуру вуха. У поєднанні ці два фактори провокують гостру приглухуватість. Основна її небезпека в тому, що вона настає буквально відразу, проте вилікувати її дуже проблематично. Через шумовий вплив у нашому вусі відмирають волоскові клітини, що відповідають за передачу звукового сигналуу мозок. А способу відновити ці клітини медицина поки що не знайшла».

Людське вухо приймає коливання частотою від 16-20000Гц. Все, що лежить до 16 Гц - інфразвук, що після 20000Гц - ультразвук (Слайд 6).

Зараз ми прослухаємо діапазон від 20 до 20000 Гц, і кожен із вас визначить свій поріг чутності. (Слайд 5).(Генератор див. у Додатку 2)

Багато тварин чують інфра- та ультра-звуки. Виступ учня (Слайд 6).

Звукові хвилі поширюються в твердих, рідких і газоподібних тілах, але не можуть поширюватися у безповітряному просторі.

Вимірювання показують, що швидкість звуку повітря при 00С і нормальному атмосферному тиску дорівнює 332 м/с. У разі підвищення температури швидкість збільшується. Для завдань ми беремо 340 м/с.

(Один із учнів вирішує завдання.)

Завдання. Швидкість звуку в чавуні вперше була визначена французьким ученим Біо в такий спосіб. В одного кінця чавунної трубивдаряли в дзвін, у другого кінця спостерігач чув два звуки: спочатку - один, що прийшов по чавуну, а, через деякий час, - другий, що прийшов повітрям. Довжина труби 930 метрів, проміжок часу між поширенням звуків дорівнював 2,5с. Знайдіть за цими даними швидкість звуку в чавуні. Швидкість звуку повітря становить 340 м/с ( Відповідь: 3950 м/с).

Швидкість звуку у різних середовищах (Слайд 7).

М'які та пористі тіла – погані провідники звуку. Щоб захистити яке-небудь приміщення від проникнення сторонніх звуків, стіни, підлогу та стелю прокладають прошарками із звукопоглинаючих матеріалів. Такими матеріалами є: повсть, пресована пробка, пористе каміння, свинець. Звукові хвилі в таких прошарках швидко згасають.

Ми, як різноманітний звук, охарактеризуємо його.

Звук, що видається тілом, що гармонійно вагається, називається музичним тоном. Кожному музичному тону (до, ре, мі, фа, сіль, ля, сі) відповідає певна довжина та частота звукової хвилі (Слайд 8).

У нашого камертону тон, частота 440 Гц.

Шум – хаотична суміш гармонійних звуків.

Музичні звуки (тони) характеризуються гучністю та висотою тону, тембром.

Слабкий удар по ніжці камертону викличе коливання малою амплітудою, ми почуємо тихий звук.

Сильний удар викликає коливання з більшою амплітудою, ми почуємо гучний звук.

Гучність звуку визначається амплітудою коливань у звуковий хвилі (Слайд 9).

Зараз я обертатиму 4 диски, у яких різна кількість зубців. Я стосуватимуся листівкою цих зубців. У диска з великими зубцями листівка коливається частіше та звук вищий. У диска з меншою кількістю зубців листівка коливається менше та звук нижче.

Висота звуку визначається частотою звукових коливань. Чим більша частота, тим вищий звук. (слайд 10)

Найвища людська нота сопрано близько 1300 Гц

Найнижча людська нота басова близько 80 Гц.

У кого вищий тон у комара чи у джмеля? А як ви думаєте, хто частіше махає крилами комар чи джміль.

Тембр звуку – це своєрідне забарвлення звуку, за яким ми розрізняємо голоси людей різних інструментів (Слайд 11).

Кожен складний музичний звук складається з низки простих гармонійних звуків. Найнижчий із них є основним. Інші вище його в ціле число разів, наприклад, у 2 або 3-4 рази. Їх називають обертонами. Чим більше до основного тону примішано обертонів, тим багатшим буде звук. Високі обертони надають тембру "блиск" і "яскравість" і "металічність". Низькі надають «потужність» та «соковитість». А.Г.Столетов писав: «Прості тони, які ми маємо від наших камертонів – не використовуються у музиці, вони так само прісні і несмачні, як дистильована вода».

Закріплення

Як називається вчення про звук?
На Місяці стався сильний вибух. Наприклад, виверження вулкана. Почуємо ми його на землі?
Голосові зв'язки коливаються з меншою частотою у людини, яка співає басом чи тенором?
При польоті більшості комах видається звук. Чим він викликаний?
Як могли люди перемовлятися на Місяці?
Чому під час перевірки коліс вагонів під час зупинки поїзда їх простукують?

Домашнє завдання:§34-38. Вправа 30 (№2, 3).

Література

Курс фізики, Ч II, для середньої школи/Перишкін А.В. - М.: Просвітництво, 1968. - 240с.
Коливання та хвилі в курсі фізики для середньої школи. Посібник для вчителів/Орехов В.П. - М.: Просвітництво, 1977. - 176с.
Цвіркун за осередком / Діккенс Ч. - М.: Ексмо, 2003. - 640с.

Запитання.

1. Розкажіть про досліди, зображені на рисунках 70-73. Який висновок із них випливає?

У першому досвіді (мал. 70) затиснута в лещата металева лінійка видає звук при її коливанні.
У другому досвіді (рис. 71) можна спостерігати коливання струни, яка у своїй теж видає звук.
У третьому досвіді (рис. 72) спостерігається звучання камертону.
У четвертому досвіді (рис. 73) коливання камертону "записуються" на закопчену пластинку. Всі ці досліди демонструють коливальний характер виникнення звуку. Звук у результаті коливань. У четвертому досвіді це ще й наочно спостерігати. Вістря голки залишає слід у вигляді близькому до синусоїди. При цьому звук не виникає нізвідки, а породжується джерелами звуку: лінійкою, струною, камертоном.

2. Яким загальною властивістюмають усі джерела звуку?

Будь-яке джерело звуку обов'язково коливається.

3. Механічні коливання яких частот називають звуковими і чому?

Звуковими називаються механічні коливання із частотами від 16 Гц до 20 000 Гц, т.к. у цьому частотному діапазоні вони сприймаються людиною.

4. Які коливання називають ультразвуковими? інфразвуковими?

Коливання з частотами понад 20 000 Гц називаються ультразвуковими, і з частотами нижче 16 Гц - інфразвуковими.

5. Розкажіть про вимір глибини моря методом ехолокації.