Sumber bunyi. Getaran bunyi

Pelajaran bersepadu dalam fizik, muzik dan sains komputer.

Tujuan pelajaran:

Memperkenalkan pelajar kepada konsep "bunyi", ciri-ciri bunyi; akan mengajar anda untuk membezakan bunyi mengikut kelantangan, timbre, dan menunjukkan bagaimana ciri-ciri ini berkaitan dengan kekerapan dan amplitud getaran; menunjukkan perkaitan antara fizik dan muzik.

Sasaran

Muat turun:

Pratonton:

darjah 9. Pelajaran 36

Sumber bunyi. Getaran bunyi. Penyelesaian masalah.

Tujuan pelajaran: Memperkenalkan pelajar kepada konsep "bunyi", ciri-ciri bunyi; mengajar untuk membezakan bunyi mengikut kelantangan, nada, timbre; menunjukkan bagaimana ciri-ciri ini berkaitan dengan frekuensi dan amplitud getaran; menunjukkan perkaitan antara fizik dan muzik.

Semasa kelas.

mengatur masa.
Mengemas kini pengetahuan.

Slaid 1

Tinjauan hadapan

1. Apakah gelombang mekanikal?

2. Apakah dua jenis gelombang mekanikal?

3. Apakah tempoh, kekerapan, panjang gelombang, kelajuan gelombang? Apakah hubungan yang wujud antara mereka?

Kerja bebas.

3. Mempelajari bahan baharu.

cikgu. Dalam kelas sebelumnya, kami mula mengkaji gelombang mekanikal untuk lebih mengenali gelombang elektromagnet. Walaupun mereka mempunyai nama yang berbeza dan sifat fizikal yang berbeza, mereka diterangkan oleh parameter dan persamaan yang sama. Hari ini kita akan berkenalan dengan satu lagi jenis gelombang mekanikal. Anda akan menulis nama mereka selepas anda menyelesaikan masalah logik (kaedah menyelesaikan masalah tersebut dipanggil "percambahan fikiran").

Orang Inggeris mempunyai kisah dongeng: "Syaitan menangkap tiga pengembara dan bersetuju untuk melepaskan mereka jika mereka memberinya tugas yang mustahil. Seorang meminta untuk menukar pokok yang sedang tumbuh menjadi emas, seorang lagi meminta untuk membuat sungai mengalir ke belakang. Iblis sedang bergurau, dia menanganinya dan mengambil jiwa kedua-dua pengembara itu untuk dirinya sendiri. Ada pengembara ketiga yang tinggal..." Kawan-kawan, letakkan diri anda di tempat pengembara ini dan tawarkan kepada syaitan tugas yang mustahil. (Versi yang berbeza ditawarkan.) “... Dan yang ketiga bersiul dan berkata: “Jahit butang pada ini!” - dan syaitan mendapat malu."

Apa itu bersiul?

pelajar. Bunyi.

Slaid 2 (topik pelajaran)

Slaid 3

Dunia bunyi sangat pelbagai,
Kaya, cantik, pelbagai,
Tetapi kita semua terseksa dengan soalan itu

Dari mana datangnya bunyi?
Mengapa telinga kita menggembirakan di mana-mana?
Sudah tiba masanya untuk berfikir secara serius.

1. Sifat bunyi. Syarat yang diperlukan untuk kewujudan bunyi

cikgu. Kita hidup dalam dunia bunyi yang membolehkan kita menerima maklumat tentang apa yang berlaku di sekeliling kita.

Mereka cuba membisikkan potongan poster,
Bumbung besi cuba menjerit,
Dan air di dalam paip cuba menyanyi,
Jadi wayar berdengung tanpa daya...

K.Ya.Vanshenkin.

Apakah bunyi? Bagaimana saya boleh mendapatkannya? Fizik menjawab semua soalan ini.

Slaid 4

Apa itu akustik?

Akustik ialah cabang fizik yang berkaitan dengan kajian bunyi, sifatnya, dan fenomena bunyi.

Gelombang bunyi membawa tenaga, yang, seperti jenis tenaga lain, boleh digunakan oleh manusia. Tetapi perkara utama ialah pelbagai cara ekspresif yang dimiliki oleh ucapan dan muzik. Sejak zaman purba, bunyi telah berkhidmat kepada manusia sebagai alat komunikasi dan komunikasi antara satu sama lain, cara memahami dunia dan menguasai rahsia alam semula jadi. Bunyi adalah teman tetap kami. Mereka mempunyai kesan yang berbeza pada orang: mereka menggembirakan dan menjengkelkan, mereka menenangkan dan memberi kekuatan, mereka membelai telinga dan menakutkan dengan ketidakdugaan mereka. (Rakaman "Rostov Bells" dihidupkan.)

Loceng terkenal dari menara loceng empat melengkung, yang dibina pada 1682–1687, berbunyi. di bandar Rostov the Great, kota kegemilangan masa lalu. Loceng Rostov dilakukan oleh lima deringan loceng, dan lidah loceng terbesar, "Sysoya," dibuai oleh dua orang. Tiga belas loceng disusun dalam satu baris. Bunyi loceng meletakkan diri mereka supaya mereka dapat melihat satu sama lain dan bersetuju dengan rentak.

Sejak zaman dahulu, bunyi loceng telah mengiringi kehidupan orang ramai. Veliky Novgorod, Pskov, dan Moscow telah lama terkenal dengan loceng mereka, tetapi tidak ada "orkes" seperti di Rostov. Apa yang menyebabkan bunyi?

Slaid 5

Punca bunyi? - getaran (ayunan) badan, walaupun getaran ini selalunya tidak dapat dilihat oleh mata kita.

Sumber bunyi - badan berayun.

Walau bagaimanapun, tidak semua badan berayun adalah sumber bunyi. Mari kita pastikan ini.

Pengalaman 1. "Hari Kemaksiatan"

“Anda tidak boleh berbuat demikian! Jangan klik pembaris! Sekarang jika anda memecahkan pembaris, bagaimana anda akan mengukur segmen dalam matematik? Berapa kerap kita mendengar ini di sekolah! Tetapi sekarang kita akan mengalami hari ketidaktaatan. Dalam percubaan ini, anda bukan sahaja dibenarkan mengklik pembaris di tepi jadual. Lagipun, ini juga fizik!

Bahan: pembaris, meja.

Urutan.

Letakkan pembaris di atas meja supaya separuh daripadanya tergantung di tepi meja. Tekan hujung yang terletak di atas meja dengan kuat dengan tangan anda, menguncinya di tempatnya. Dengan tangan anda yang lain, angkat hujung pembaris yang bebas (jangan terlalu banyak supaya tidak patah) dan lepaskan. Dengar bunyi dengung yang terhasil.

Sekarang gerakkan sedikit pembaris supaya mengurangkan panjang bahagian yang tergantung. Bengkokkan dan lepaskan pembaris sekali lagi. Apakah bunyi itu? Adakah dia sama seperti kali terakhir?

Penjelasan saintifik.

Seperti yang anda mungkin sudah meneka, bunyi dengung dihasilkan oleh getaran bahagian pembaris yang tergantung di tepi meja. Bahagian yang ditekan ke meja tidak boleh bergetar dan oleh itu tidak mengeluarkan bunyi sama sekali. Semakin pendek hujung pembaris yang bergetar, semakin tinggi bunyi yang dihasilkan,semakin lama, semakin rendah bunyinya.

Slaid 6

Bunyi adalah gelombang elastik mekanikal, merebak dalam gas, cecair, pepejal.

Gelombang yang menyebabkan sensasi bunyi, denganfrekuensi dari 16 Hz hingga 20,000 Hz

dipanggil gelombang bunyi (terutamanya longitudinal).

Slaid 7

Perambatan bunyi boleh dibandingkan dengan perambatan gelombang dalam air. Hanya peranan batu yang dilemparkan ke dalam air dimainkan oleh jasad berayun, dan bukannya permukaan air, gelombang bunyi merambat di udara. Setiap getaran cabang garpu tala menghasilkan satu pemeluwapan dan satu jarang berlaku di udara. Selang seli pemeluwapan dan rarefaction tersebut adalah gelombang bunyi.

Slaid 8

Untuk mendengar bunyi diperlukan:

1. sumber bunyi;

2. medium elastik antaranya dan telinga;

3. julat frekuensi getaran tertentu sumber bunyi - antara 16 Hz dan 20 kHz,

4. kuasa gelombang bunyi yang mencukupi untuk pendengaran telinga.

Slaid 9

Terdapat dua jenis sumber bunyi: tiruan dan semula jadi, cari mereka dalam teka-teki:

Slaid 10 – 12

1. Terbang melepasi telinga,

Dia berdengung kepada saya: "Saya bukan lalat."

Hidungnya panjang

Siapa yang akan membunuhnya?

Dia akan menumpahkan darahnya.

(Nyamuk).

3. Burung nyanyian kecil di dalam hutan

nyawa,

Membersihkan bulu

(Burung).

4. Berjalan ke sana ke mari

Tak pernah jemu.

Kepada setiap orang yang datang,

Dia menawarkan tangannya.

(Pintu).

5. Dua beradik

Mereka mengetuk bahagian bawah yang sama.

Tetapi mereka tidak hanya mengalahkan -

Mereka menyanyikan lagu bersama-sama.

(Gendang).

6. Lembu meragut di padang rumput

Tuan rumah telah pergi

Menutup loceng kecil.

Apakah ini? Cuba teka!

(Loceng).

6. Pada segi tiga kayu

Tiga tali ditarik

Mereka mengambilnya dan mula bermain -

Kaki mula menari sendiri.

(Balalaika).

8. Peranti ini kecil,

Tetapi yang begitu menakjubkan.

Jika kawan saya jauh,

Mudah untuk saya bercakap dengannya.

(Telefon).

Bunyi muzik dihasilkan oleh pelbagai alat muzik. Sumber bunyi di dalamnya berbeza, jadi alat muzik dibahagikan kepada beberapa kumpulan:

Slaid 13–16

Perkusi – rebana, gendang, gambang, dsb. (Di sini, bahan yang ditegangkan, plat logam, dll. bergetar apabila dipukul oleh kayu atau tangan);
Alat tiup - serunai, terompet dan kilauan, klarinet, tanduk, sangkakala (getaran ruang udara di dalam instrumen
Tali – biola, gitar, dsb..
Papan kekunci - piano, harpsichord (getaran tali disebabkan oleh memukulnya dengan tukul);

Oleh itu, mengikut kesannya kepada kita, semua bunyi dibahagikan kepada dua kumpulan: bunyi muzik dan bunyi. Bagaimanakah mereka berbeza antara satu sama lain?

Perbezaan antara muzik dan bunyi agak sukar, kerana apa yang kelihatan seperti muzik bagi seseorang mungkin hanya bunyi bagi yang lain. Sesetengah menganggap opera sebagai tidak bermuzik sepenuhnya, sementara yang lain, sebaliknya, melihat had kesempurnaan dalam muzik. Dengungan kuda atau bunyi keretakan kereta yang sarat dengan kayu mungkin menjadi bunyi bising bagi kebanyakan orang, tetapi muzik kepada saudagar kayu. Bagi ibu bapa yang penyayang, tangisan bayi yang baru lahir mungkin kelihatan seperti muzik; bagi orang lain, bunyi tersebut hanyalah bunyi bising.

Walau bagaimanapun, kebanyakan orang akan bersetuju bahawa bunyi yang datang dari tali bergetar, alang-alang, garpu tala dan pita suara bergetar penyanyi adalah muzik. Tetapi jika begitu. Apakah yang penting dalam mengujakan bunyi atau nada muzik?

Pengalaman kami menunjukkan bahawa untuk bunyi muzik adalah penting bahawa getaran berlaku pada selang masa yang tetap. Getaran garpu tala, tali, dsb. mempunyai watak sedemikian; getaran kereta api, kereta kayu, dll. berlaku pada selang masa yang tidak teratur, tidak sekata, dan bunyi yang dihasilkan hanyalah bunyi bising. Bunyi berbeza daripada nada muzik kerana ia tidak sepadan dengan frekuensi getaran tertentu dan, oleh itu, dengan pic bunyi tertentu. Kebisingan mengandungi getaran pelbagai frekuensi. Dengan perkembangan industri dan pengangkutan berkelajuan tinggi moden, masalah baru telah muncul - memerangi bunyi bising. Malah konsep baru "pencemaran bunyi" alam sekitar telah muncul.

Slaid17 R. Rozhdestvensky memberikan imej realiti semasa yang sangat tepat dan ringkas:

Aerodrom,

Dermaga dan platform,

Hutan tanpa burung dan tanah tanpa air...

Semakin kurang alam sekitar,

Semakin banyak - persekitaran.

Bunyi bising, terutamanya pada intensiti tinggi, bukan sahaja menjengkelkan dan memenatkan - ia juga boleh menjejaskan kesihatan anda secara serius.

Perkara yang paling berbahaya ialah pendedahan jangka panjang kepada bunyi yang kuat pada pendengaran seseorang, yang boleh menyebabkan kehilangan pendengaran separa atau lengkap. Statistik perubatan menunjukkan bahawa kehilangan pendengaran telah mengambil tempat utama dalam struktur penyakit pekerjaan dalam beberapa tahun kebelakangan ini dan tidak mempunyai kecenderungan untuk menurun.

Oleh itu, adalah penting untuk mengetahui ciri-ciri persepsi manusia terhadap bunyi, tahap bunyi yang boleh diterima dari sudut memastikan kesihatan, produktiviti dan keselesaan yang tinggi, serta cara dan kaedah menangani bunyi bising.

Kesan negatif bunyi bising pada manusia dan perlindungan daripadanya.

Kesan berbahaya bunyi bising pada tubuh manusia.

Slaid 18

Manifestasi kesan berbahaya bunyi pada tubuh manusia sangat pelbagai.

Pendedahan berpanjangan kepada bunyi yang kuat(melebihi 80 dB) pada pendengaran seseorang membawa kepada kehilangan sebahagian atau sepenuhnya. Bergantung pada tempoh dan intensiti pendedahan bunyi, penurunan yang lebih besar atau lebih kecil dalam sensitiviti organ pendengaran berlaku, dinyatakan sebagai anjakan sementara dalam ambang pendengaran, yang hilang selepas tamat pendedahan bunyi, dan dengan tempoh yang lama dan (atau) keamatan hingar, perubahan tidak dapat dipulihkan berlaku.kehilangan pendengaran (gangguan pendengaran), dicirikan oleh perubahan berterusan dalam ambang pendengaran.

Terdapat tahap kehilangan pendengaran berikut:

Slaid 19

I darjah (kehilangan pendengaran ringan) – kehilangan pendengaran di kawasan frekuensi pertuturan ialah 10 - 20 dB, pada frekuensi 4000 Hz - 20 - 60 dB;
Ijazah II (kehilangan pendengaran sederhana) – kehilangan pendengaran di kawasan frekuensi pertuturan ialah 21 - 30 dB, pada frekuensi 4000 Hz - 20 - 65 dB;
Tahap III (kehilangan pendengaran yang ketara) – kehilangan pendengaran di kawasan frekuensi pertuturan ialah 31 dB atau lebih, pada frekuensi 4000 Hz – 20 - 78 dB.

Kesan bunyi pada tubuh manusia tidak terhad kepada kesan pada organ pendengaran. Melalui gentian saraf pendengaran, kerengsaan bunyi dihantar ke sistem saraf pusat dan autonomi, dan melalui mereka ia menjejaskan organ dalaman, yang membawa kepada perubahan ketara dalam keadaan fungsi badan, menjejaskan keadaan mental seseorang, menyebabkan perasaan bimbang dan kerengsaan. Seseorang yang terdedah kepada bunyi yang kuat (melebihi 80 dB) membelanjakan secara purata 10–20% lebih usaha fizikal dan neuropsikik untuk mengekalkan output yang dicapainya pada tahap bunyi di bawah 70 dB. Peningkatan sebanyak 10–15% dalam insiden keseluruhan pekerja dalam industri bising telah ditubuhkan. Kesan pada sistem saraf autonomi adalah jelas walaupun pada tahap bunyi yang rendah (40 – 70 dB). Daripada tindak balas autonomi, yang paling ketara ialah gangguan peredaran periferal akibat penyempitan kapilari kulit dan membran mukus, serta peningkatan tekanan darah (pada tahap bunyi melebihi 85 dB).

Kesan bunyi pada sistem saraf pusat menyebabkan peningkatan dalam tempoh terpendam (tersembunyi) tindak balas motor visual, membawa kepada gangguan mobiliti proses saraf, perubahan dalam parameter elektroensefalografi, mengganggu aktiviti bioelektrik otak dengan manifestasi. perubahan fungsi umum dalam badan (walaupun dengan bunyi 50 - 60 dB), dengan ketara mengubah potensi bio otak, dinamiknya, menyebabkan perubahan biokimia dalam struktur otak.

Untuk bunyi impulsif dan tidak teraturpendedahan bunyi meningkat.

Perubahan dalam keadaan berfungsi sistem saraf pusat dan autonomi berlaku lebih awal dan pada tahap hingar yang lebih rendah daripada penurunan sensitiviti pendengaran.

Slaid 20

Pada masa ini, "penyakit bunyi bising" dicirikan oleh kompleks gejala:

penurunan sensitiviti pendengaran;
perubahan dalam fungsi pencernaan, dinyatakan dalam penurunan keasidan;
kegagalan kardiovaskular;
gangguan neuroendokrin.

Mereka yang bekerja dalam keadaan pendedahan bunyi yang berpanjangan mengalami kerengsaan, sakit kepala, pening, kehilangan ingatan, peningkatan keletihan, penurunan selera makan, sakit telinga, dsb. Pendedahan kepada bunyi bising boleh menyebabkan perubahan negatif dalam keadaan emosi seseorang, termasuk yang menimbulkan tekanan. Semua ini mengurangkan prestasi dan produktiviti, kualiti dan keselamatan kerja seseorang. Telah ditetapkan bahawa dalam kerja yang memerlukan peningkatan perhatian, apabila tahap bunyi meningkat dari 70 hingga 90 dB, produktiviti buruh berkurangan sebanyak 20%.

Slaid 21 (Filem dadah digital)

Slaid 22

Ultrasound ( melebihi 20,000 Hz) juga menyebabkan kerosakan pendengaran, walaupun telinga manusia tidak bertindak balas terhadapnya. Ultrasound yang kuat menjejaskan sel-sel saraf di otak dan saraf tunjang, menyebabkan sensasi terbakar di saluran pendengaran luaran dan rasa loya.

Tidak kurang bahayanya infrasound pendedahan kepada getaran akustik (kurang daripada 20 Hz). Pada keamatan yang mencukupi, infrasound boleh menjejaskan sistem vestibular, mengurangkan sensitiviti pendengaran dan meningkatkan keletihan dan kerengsaan, dan membawa kepada kehilangan koordinasi. Peranan khas dimainkan oleh ayunan infrafrekuensi dengan frekuensi 7 Hz. Hasil daripada kebetulan mereka dengan frekuensi semula jadi irama alfa otak, bukan sahaja gangguan pendengaran diperhatikan, tetapi pendarahan dalaman juga mungkin berlaku. Infrabunyi (6 8 Hz) boleh menyebabkan masalah jantung dan peredaran darah.

Slaid 23 – 24

PEMELIHARAAN PENDENGARAN

Pasangkan telinga anda dengan ibu jari anda, letakkan jari telunjuk anda dengan berhati-hati pada kelopak mata anda yang tertutup. Jari tengah memicit lubang hidung. Jari manis dan kedua-dua jari kecil terletak pada bibir, yang dilipat menjadi tiub dan dilanjutkan ke hadapan. Tarik nafas dengan lancar melalui mulut anda supaya pipi anda mengembang. Selepas menarik nafas, condongkan kepala anda dan tahan nafas anda. Kemudian perlahan-lahan angkat kepala anda, buka mata anda dan hembus melalui hidung anda.

2. Latihan "Pokok" untuk senyap - sangat mudah.Anda boleh bercakap hanya jika soalan langsung ditanya dalam bentuk yang betul. Soalan: "Nah, apa khabar?", "Apa yang awak buat?", "Adakah saya pergi, atau apa?" - tidak bekerja. Selepas beberapa ketika, penanya mula berasa seperti provokator yang keji dan dengan soalannya : “Pukul berapa sekarang?” - dia menyusunnya sendiri.. Dan kesunyian bermula. Senaman membantu menjimatkan tenaga, menajamkan pendengaran dan tumpuan.

Sumber bunyi. Getaran bunyi

Manusia hidup dalam dunia bunyi. Bunyi untuk manusia adalah sumber maklumat. Dia memberi amaran kepada orang ramai tentang bahaya. Bunyi dalam bentuk muzik, kicauan burung memberi kita keseronokan. Kami seronok mendengar seseorang dengan suara yang menyenangkan. Bunyi penting bukan sahaja untuk manusia, tetapi juga untuk haiwan, yang mana pengesanan bunyi yang baik membantu mereka bertahan.

Bunyi – ini adalah gelombang elastik mekanikal yang merambat dalam gas, cecair dan pepejal.

Sebab bunyi - getaran (ayunan) badan, walaupun getaran ini selalunya tidak dapat dilihat oleh mata kita.

Sumber bunyi - badan fizikal yang bergetar, i.e. menggeletar atau bergetar pada frekuensi
daripada 16 hingga 20,000 kali sesaat. Badan bergetar boleh menjadi pepejal, sebagai contoh, tali
atau kerak bumi, gas, sebagai contoh, aliran udara dalam alat muzik tiupan
atau cecair, sebagai contoh, gelombang di atas air.

Kelantangan

Kenyaringan bergantung pada amplitud getaran dalam gelombang bunyi. Unit kelantangan bunyi ialah 1 Bel (sebagai penghormatan kepada Alexander Graham Bell, pencipta telefon). Dalam amalan, kenyaringan diukur dalam desibel (dB). 1 dB = 0.1B.

10 dB – berbisik;

20–30 dB – piawaian bunyi di premis kediaman;
50 dB– perbualan volum sederhana;
80 d B – bunyi enjin trak yang sedang berjalan;
130 dB- ambang kesakitan

Bunyi yang lebih kuat daripada 180 dB malah boleh menyebabkan gegendang telinga pecah.

Bunyi tinggi diwakili oleh gelombang frekuensi tinggi - contohnya, kicauan burung.

Bunyi rendah Ini adalah gelombang frekuensi rendah, seperti bunyi enjin trak yang besar.

Bunyi ombak

Bunyi ombak- Ini adalah gelombang elastik yang menyebabkan seseorang merasakan sensasi bunyi.

Gelombang bunyi boleh bergerak dalam pelbagai jarak. Tembakan boleh didengari pada 10-15 km, dengungan kuda dan anjing menyalak - pada 2-3 km, dan bisikan hanya pada beberapa meter. Bunyi ini dihantar melalui udara. Tetapi bukan sahaja udara boleh menjadi konduktor bunyi.

Dengan meletakkan telinga anda pada rel, anda boleh mendengar bunyi kereta api yang menghampiri lebih awal dan pada jarak yang lebih jauh. Ini bermakna logam menghantar bunyi lebih cepat dan lebih baik daripada udara. Air juga mengalirkan bunyi dengan baik. Setelah menyelam ke dalam air, anda boleh mendengar dengan jelas batu-batu yang mengetuk antara satu sama lain, bunyi batu-batu kecil semasa meluncur.

Harta air - ia mengalir dengan baik - digunakan secara meluas untuk peninjauan di laut semasa perang, serta untuk mengukur kedalaman laut.

Syarat yang diperlukan untuk perambatan gelombang bunyi ialah kehadiran medium bahan. Dalam vakum, gelombang bunyi tidak merambat, kerana tiada zarah di sana yang menghantar interaksi dari sumber getaran.

Oleh itu, disebabkan kekurangan atmosfera, kesunyian sepenuhnya memerintah Bulan. Malah kejatuhan meteorit di permukaannya tidak dapat didengari oleh pemerhati.

Dalam setiap medium, bunyi bergerak pada kelajuan yang berbeza.

Kelajuan bunyi di udara- kira-kira 340 m/s.

Kelajuan bunyi di dalam air- 1500 m/s.

Kelajuan bunyi dalam logam, keluli- 5000 m/s.

Dalam udara panas, kelajuan bunyi lebih besar daripada udara sejuk, yang membawa kepada perubahan arah perambatan bunyi.

GARPU

- Ini Plat logam berbentuk U, yang hujungnya boleh bergetar selepas dipukul.

Diterbitkan garpu tala bunyinya sangat lemah dan hanya boleh didengari pada jarak yang dekat.
Resonator- kotak kayu yang boleh dipasang garpu tala berfungsi untuk menguatkan bunyi.
Dalam kes ini, pelepasan bunyi berlaku bukan sahaja dari garpu tala, tetapi juga dari permukaan resonator.
Walau bagaimanapun, tempoh bunyi garpu tala pada resonator akan menjadi lebih pendek berbanding tanpanya.

E X O

Bunyi yang kuat, dipantulkan daripada halangan, kembali ke sumber bunyi selepas beberapa saat, dan kita mendengar bergema.

Dengan mendarab kelajuan bunyi dengan masa berlalu dari asalnya hingga kembali, anda boleh menentukan dua kali jarak dari sumber bunyi ke halangan.
Kaedah penentuan jarak ke objek ini digunakan dalam ekolokasi.

Beberapa haiwan, seperti kelawar,
juga menggunakan fenomena pantulan bunyi menggunakan kaedah ekolokasi

Ekolokasi adalah berdasarkan sifat pantulan bunyi.

Bunyi - berjalan gelombang mekanikal pada dan memindahkan tenaga.
Walau bagaimanapun, kuasa perbualan serentak semua orang di dunia hampir tidak lebih daripada kuasa satu kereta Moskvich!

Ultrasound.

· Getaran dengan frekuensi melebihi 20,000 Hz dipanggil ultrasound. Ultrasound digunakan secara meluas dalam sains dan teknologi.

· Cecair mendidih apabila gelombang ultrasonik melalui (peronggaan). Dalam kes ini, tukul air berlaku. Ultrasound boleh mengoyakkan kepingan dari permukaan logam dan menghancurkan pepejal. Ultrasound boleh digunakan untuk mencampurkan cecair yang tidak bercampur. Ini adalah bagaimana emulsi dalam minyak disediakan. Di bawah pengaruh ultrasound, saponifikasi lemak berlaku. Peranti mencuci direka berdasarkan prinsip ini.

· Digunakan secara meluas ultrasound dalam hidroakustik. Ultrasound dengan frekuensi tinggi diserap dengan sangat lemah oleh air dan boleh merebak sejauh berpuluh-puluh kilometer. Jika mereka menemui bahagian bawah, gunung ais atau badan pepejal lain di laluan mereka, mereka dipantulkan dan menghasilkan gema kuasa yang hebat. Pembunyi gema ultrasonik direka berdasarkan prinsip ini.

Dalam logam ultrasound merebak secara praktikal tanpa penyerapan. Menggunakan kaedah lokasi ultrasonik, adalah mungkin untuk mengesan kecacatan terkecil di dalam bahagian dengan ketebalan yang besar.

· Kesan penghancuran ultrasound digunakan untuk pembuatan besi pematerian ultrasonik.

Gelombang ultrasonik, dihantar dari kapal, dipantulkan dari objek tenggelam. Komputer mengesan masa gema muncul dan menentukan lokasi objek.

· Ultrasound digunakan dalam perubatan dan biologi untuk ekolokasi, untuk mengenal pasti dan merawat tumor dan beberapa kecacatan pada tisu badan, dalam pembedahan dan traumatologi untuk memotong tisu lembut dan tulang semasa pelbagai operasi, untuk mengimpal tulang yang patah, untuk memusnahkan sel (ultrasound berkuasa tinggi).

Infrasound dan kesannya terhadap manusia.

Getaran dengan frekuensi di bawah 16 Hz dipanggil infrasound.

Secara semula jadi, infrasound berlaku disebabkan oleh pergerakan pusaran udara di atmosfera atau akibat getaran perlahan pelbagai badan. Infrasound dicirikan oleh penyerapan yang lemah. Oleh itu, ia merebak dalam jarak yang jauh. Tubuh manusia bertindak balas dengan menyakitkan kepada getaran infrasonik. Di bawah pengaruh luaran yang disebabkan oleh getaran mekanikal atau gelombang bunyi pada frekuensi 4-8 Hz, seseorang merasakan pergerakan organ dalaman, dan pada frekuensi 12 Hz - serangan mabuk laut.

· Keamatan tertinggi getaran infrasonik cipta mesin dan mekanisme yang mempunyai permukaan besar yang melakukan getaran mekanikal frekuensi rendah (infrasound asal mekanikal) atau aliran bergelora gas dan cecair (infrasound asal aerodinamik atau hidrodinamik).

Sebelum anda memahami apakah sumber bunyi yang ada, fikirkan apakah bunyi itu? Kita tahu bahawa cahaya adalah sinaran. Mencerminkan daripada objek, sinaran ini sampai ke mata kita, dan kita boleh melihatnya. Rasa dan bau adalah zarah kecil badan yang ditanggapi oleh reseptor masing-masing. Apakah jenis haiwan bunyi ini?

Bunyi dihantar melalui udara

Anda mungkin pernah melihat bagaimana gitar dimainkan. Mungkin anda boleh melakukannya sendiri. Satu lagi perkara penting ialah bunyi rentetan dalam gitar apabila anda memetiknya. betul tu. Tetapi jika anda boleh meletakkan gitar dalam vakum dan memetik tali, anda akan sangat terkejut bahawa gitar itu tidak akan mengeluarkan apa-apa bunyi.

Eksperimen sedemikian telah dijalankan dengan pelbagai jenis badan, dan hasilnya sentiasa sama: tiada bunyi dapat didengari dalam ruang tanpa udara. Kesimpulan logik berikutan bahawa bunyi dihantar melalui udara. Oleh itu, bunyi adalah sesuatu yang berlaku kepada zarah udara dan badan penghasil bunyi.

Sumber bunyi - badan berayun

Selanjutnya. Hasil daripada pelbagai jenis eksperimen, adalah mungkin untuk menentukan bahawa bunyi timbul disebabkan oleh getaran badan. Sumber bunyi ialah jasad yang bergetar. Getaran ini dihantar oleh molekul udara dan telinga kita, yang melihat getaran ini, mentafsirkannya kepada sensasi bunyi yang kita fahami.

Bukan susah nak semak. Ambil gelas atau piala kristal dan letakkan di atas meja. Ketuk perlahan dengan sudu logam. Anda akan mendengar bunyi nipis yang panjang. Sekarang sentuh kaca dengan tangan anda dan ketuk lagi. Bunyi akan berubah dan menjadi lebih pendek.

Sekarang biarkan beberapa orang membungkus tangan mereka di sekeliling kaca selengkap mungkin, bersama-sama dengan batang, cuba untuk tidak meninggalkan satu kawasan bebas, kecuali tempat yang sangat kecil untuk memukul dengan sudu. Kena kaca lagi. Anda hampir tidak akan mendengar apa-apa bunyi, dan yang akan menjadi lemah dan sangat pendek. Apakah maksud ini?

Dalam kes pertama, selepas hentaman, kaca berayun dengan bebas, getarannya dihantar melalui udara dan sampai ke telinga kita. Dalam kes kedua, kebanyakan getaran diserap oleh tangan kita, dan bunyi menjadi lebih pendek apabila getaran badan berkurangan. Dalam kes ketiga, hampir semua getaran badan diserap serta-merta oleh tangan semua peserta dan badan hampir tidak bergetar, dan oleh itu hampir tiada bunyi.

Perkara yang sama berlaku untuk semua eksperimen lain yang boleh anda fikirkan dan lakukan. Getaran badan, dihantar ke molekul udara, akan dirasakan oleh telinga kita dan ditafsirkan oleh otak.

Getaran bunyi dengan frekuensi yang berbeza

Jadi bunyi adalah getaran. Sumber bunyi menghantar getaran bunyi melalui udara kepada kita. Mengapakah kita tidak mendengar semua getaran semua objek? Kerana getaran datang dalam frekuensi yang berbeza.

Bunyi yang dirasakan oleh telinga manusia ialah getaran bunyi dengan frekuensi lebih kurang 16 Hz hingga 20 kHz. Kanak-kanak mendengar bunyi frekuensi yang lebih tinggi daripada orang dewasa, dan julat persepsi makhluk hidup yang berbeza secara amnya sangat berbeza.

Telinga adalah alat yang sangat nipis dan halus yang diberikan kepada kita secara semula jadi, jadi kita harus menjaganya, kerana tidak ada pengganti atau analog dalam tubuh manusia.

Dengan bantuan pelajaran video ini, anda boleh mempelajari topik “Sumber Bunyi. Getaran bunyi. Pitch, timbre, volume." Dalam pelajaran ini anda akan belajar apa itu bunyi. Kami juga akan mempertimbangkan julat getaran bunyi yang dirasakan oleh pendengaran manusia. Mari tentukan apa yang boleh menjadi sumber bunyi dan keadaan apa yang diperlukan untuk kejadiannya. Kami juga akan mengkaji ciri bunyi seperti pic, timbre dan volum.

Topik pelajaran ditumpukan kepada sumber bunyi dan getaran bunyi. Kami juga akan bercakap tentang ciri-ciri bunyi - nada, kelantangan dan timbre. Sebelum bercakap tentang bunyi, tentang gelombang bunyi, mari kita ingat bahawa gelombang mekanikal merambat dalam media elastik. Bahagian gelombang mekanikal longitudinal yang dirasakan oleh organ pendengaran manusia dipanggil bunyi, gelombang bunyi. Bunyi ialah gelombang mekanikal yang dirasakan oleh organ pendengaran manusia yang menyebabkan sensasi bunyi .

Eksperimen menunjukkan bahawa telinga manusia dan organ pendengaran manusia merasakan getaran dengan frekuensi dari 16 Hz hingga 20,000 Hz. Ia adalah julat ini yang kita panggil bunyi. Sudah tentu, terdapat gelombang yang frekuensinya kurang daripada 16 Hz (infrasound) dan lebih daripada 20,000 Hz (ultrasound). Tetapi julat ini, bahagian ini tidak dilihat oleh telinga manusia.

nasi. 1. Julat pendengaran telinga manusia

Seperti yang kami katakan, kawasan infrasound dan ultrasound tidak dilihat oleh organ pendengaran manusia. Walaupun mereka boleh dilihat, sebagai contoh, oleh beberapa haiwan dan serangga.

Apa yang berlaku? Sumber bunyi boleh menjadi mana-mana badan yang bergetar pada frekuensi bunyi (dari 16 hingga 20,000 Hz)

nasi. 2. Pembaris berayun yang diapit dalam naib boleh menjadi sumber bunyi.

Mari kita beralih kepada pengalaman dan lihat bagaimana gelombang bunyi terbentuk. Untuk melakukan ini, kita memerlukan pembaris logam, yang akan kita jepit dalam naib. Sekarang, apabila kita bertindak pada pembaris, kita akan dapat memerhatikan getaran, tetapi kita tidak akan mendengar apa-apa bunyi. Namun gelombang mekanikal dicipta di sekeliling pembaris. Sila ambil perhatian bahawa apabila pembaris dialihkan ke satu sisi, kedap udara terbentuk di sini. Di arah lain terdapat juga meterai. Vakum udara terbentuk di antara pengedap ini. Gelombang membujur - ini adalah gelombang bunyi yang terdiri daripada pemadatan dan rarefaction udara. Kekerapan ayunan pembaris dalam kes ini adalah kurang daripada frekuensi bunyi, jadi kita tidak mendengar gelombang ini, bunyi ini. Berdasarkan pengalaman yang baru kita perhatikan, pada akhir abad ke-18, satu alat yang dipanggil garpu tala telah dicipta.

nasi. 3. Rambatan gelombang bunyi membujur daripada garpu tala

Seperti yang telah kita lihat, bunyi muncul sebagai hasil daripada getaran badan dengan frekuensi bunyi. Gelombang bunyi merambat ke semua arah. Mesti ada perantara antara alat bantu pendengaran manusia dan sumber gelombang bunyi. Medium ini boleh berbentuk gas, cecair atau pepejal, tetapi ia mestilah zarah yang mampu menghantar getaran. Proses penghantaran gelombang bunyi semestinya berlaku di mana terdapat jirim. Jika tiada bahan, kita tidak akan mendengar sebarang bunyi.

Untuk bunyi wujud anda perlukan:

1. Sumber bunyi

2. Rabu

3. Alat bantu pendengaran

4. Kekerapan 16-20000Hz

5. Intensiti

Sekarang mari kita teruskan untuk membincangkan ciri-ciri bunyi. Yang pertama ialah pitch. Ketinggian bunyi - ciri yang ditentukan oleh kekerapan ayunan. Semakin tinggi frekuensi badan yang menghasilkan getaran, semakin tinggi bunyinya. Mari kita lihat semula pembaris yang dipegang dalam maksiat. Seperti yang telah kami katakan, kami melihat getaran, tetapi tidak mendengar apa-apa bunyi. Jika sekarang kita membuat panjang pembaris lebih pendek, kita akan mendengar bunyi, tetapi ia akan menjadi lebih sukar untuk melihat getaran. Tengok barisan. Jika kita bertindak sekarang, kita tidak akan mendengar apa-apa bunyi, tetapi kita akan memerhatikan getaran. Jika kita memendekkan pembaris, kita akan mendengar bunyi pic tertentu. Kita boleh membuat panjang pembaris lebih pendek, kemudian kita akan mendengar bunyi yang lebih tinggi pic (frekuensi). Kita boleh melihat perkara yang sama dengan garpu tala. Jika kita mengambil garpu tala yang besar (juga dipanggil garpu demonstrasi) dan memukul kaki garpu tala sedemikian, kita boleh memerhatikan getaran, tetapi kita tidak akan mendengar bunyinya. Jika kita mengambil garpu tala yang lain, maka apabila kita memukulnya kita akan mendengar bunyi tertentu. Dan garpu tala seterusnya, garpu tala sebenar, yang digunakan untuk menala alat muzik. Ia mengeluarkan bunyi yang sepadan dengan nota A, atau, seperti yang mereka katakan, 440 Hz.

Ciri seterusnya ialah timbre bunyi. Timbre dipanggil warna bunyi. Bagaimanakah ciri ini boleh digambarkan? Timbre ialah perbezaan antara dua bunyi yang sama yang dilakukan oleh alat muzik yang berbeza. Anda semua tahu bahawa kami hanya mempunyai tujuh nota. Jika kita mendengar not A yang sama dimainkan pada biola dan piano, kita boleh membezakannya. Kami boleh mengetahui dengan segera instrumen mana yang mencipta bunyi ini. Ciri ini - warna bunyi - yang mencirikan timbre. Harus dikatakan bahawa timbre bergantung pada getaran bunyi yang dihasilkan semula, sebagai tambahan kepada nada asas. Hakikatnya ialah getaran bunyi sewenang-wenangnya agak kompleks. Mereka terdiri daripada satu set getaran individu, kata mereka spektrum getaran. Ia adalah penghasilan semula getaran tambahan (overtones) yang mencirikan keindahan bunyi suara atau instrumen tertentu. Timbre adalah salah satu manifestasi bunyi yang utama dan paling terang.

Ciri lain ialah kelantangan. Isipadu bunyi bergantung kepada amplitud getaran. Mari kita lihat dan pastikan kenyaringan berkaitan dengan amplitud getaran. Jadi, mari kita ambil garpu tala. Mari lakukan perkara berikut: jika anda memukul garpu tala dengan lemah, amplitud getaran akan menjadi kecil dan bunyi akan senyap. Jika anda kini menekan garpu tala dengan lebih kuat, bunyi akan menjadi lebih kuat. Ini disebabkan oleh fakta bahawa amplitud ayunan akan lebih besar. Persepsi bunyi adalah sesuatu yang subjektif, bergantung kepada jenis alat bantu pendengaran yang digunakan dan perasaan seseorang.

Senarai literatur tambahan:

Adakah bunyi itu begitu biasa kepada anda? // Kuantum. - 1992. - No 8. - P. 40-41. Kikoin A.K. Mengenai bunyi muzik dan sumbernya // Kuantum. - 1985. - No 9. - P. 26-28. Buku teks fizik asas. Ed. G.S. Landsberg. T. 3. - M., 1974.

Bunyi, seperti yang kita ingat, adalah gelombang longitudinal anjal. Dan gelombang dihasilkan oleh objek berayun.

Contoh sumber bunyi: pembaris berayun, satu hujungnya diapit, rentetan berayun, membran pembesar suara.

Tetapi objek berayun tidak selalu menghasilkan bunyi yang boleh didengari oleh telinga - jika frekuensi ayunannya di bawah 16 Hz, maka ia menghasilkan infrasound, dan jika lebih daripada 20 kHz, maka ultrasound.

Ultrasound dan infrasound adalah, dari sudut pandangan fizik, getaran anjal medium yang sama seperti bunyi biasa, tetapi telinga tidak dapat melihatnya, kerana frekuensi ini terlalu jauh daripada frekuensi resonans gegendang telinga (gegendang telinga). tidak boleh bergetar dengan frekuensi sedemikian).

Bunyi frekuensi tinggi dirasakan sebagai lebih nipis, bunyi frekuensi rendah sebagai bunyi bassier.

Jika sistem ayunan melakukan ayunan harmonik satu frekuensi, maka bunyinya dipanggil dalam nada yang jelas. Biasanya sumber bunyi menghasilkan bunyi beberapa frekuensi sekaligus - maka frekuensi terendah dipanggil nada utama, dan selebihnya dipanggil nada. Overtone ditentukan timbre bunyi - kerana mereka kita boleh membezakan piano dengan biola dengan mudah, walaupun frekuensi asasnya adalah sama.

Kelantangan bunyi ialah sensasi subjektif yang membolehkan kita membandingkan bunyi sebagai "lebih kuat" dan "kurang kuat". Kelantangan bergantung pada banyak faktor - kekerapan, tempoh, dan ciri individu pendengar. Tetapi kebanyakannya ia bergantung kepada tekanan bunyi, yang berkaitan secara langsung dengan amplitud getaran objek yang menghasilkan bunyi.

Unit ukuran untuk kenyaringan dipanggil mimpi.

Dalam masalah praktikal, kuantiti dipanggil tahap kelantangan atau tahap tekanan bunyi. Nilai ini diukur dalam belah [B] atau, lebih kerap, dalam desibel [dB].

Nilai ini bergantung secara logaritma pada tekanan bunyi - iaitu, peningkatan tekanan 10 kali ganda meningkatkan tahap volum sebanyak 1 dB.

Bunyi membelek surat khabar adalah lebih kurang 20 dB, jam penggera 80 dB, bunyi kapal terbang berlepas ialah 100-120 dB (di ambang kesakitan).

Salah satu kegunaan bunyi yang luar biasa (lebih tepat ultrasound) ialah ekolokasi. Anda boleh membuat bunyi dan mengukur masa yang diperlukan untuk gema itu datang. Semakin jauh jarak ke halangan, semakin besar kelewatan yang akan berlaku. Kaedah mengukur jarak ini biasanya digunakan di bawah air, tetapi kelawar menggunakannya secara langsung di udara.

Jarak ekolokasi ditentukan seperti berikut:

2r = vt, dengan v ialah kelajuan bunyi dalam medium, t ialah masa tunda kepada gema, r ialah jarak ke halangan.

Edit pelajaran ini dan/atau tambahkan tugasan dan terima wang sentiasa* Tambahkan pelajaran dan/atau tugasan anda dan terima wang sentiasa