Звук — его нет, он нам, всего лишь, кажется…. Реферат звук

тембр и высота, громкость и скорость

Окружающие нас предметы имеют разнообразные характеристики — цвет, размер, запах и т. д. Воспринимая их, человек познает окружающий мир. Роль звуков особенна — они вторгаются в жизнь человека ещё до рождения и сопровождают всю жизнь.

Как же рождается и распространяется звук, какими характеристиками он обладает?

Как рождаются звуки

В окружающей нас жизни мы часто встречаемся с механическими волнами. Это волны на поверхности воды от брошенного камня, это сейсмические волны в земной коре.  Отчётливо видна волна, бегущая по резиновому шнуру, лежащему на столе при резком поднятии и опускании его свободного конца. Иными словами говоря,  волна, это колебание, распространяющееся в любой упругой среде. Именно такую природу имеют и окружающие нас звуки — шелест листвы, раскаты грома, музыка, человеческая речь и т.д.

При всем разнообразии их звучания, способы их получения одинаковы. Это колебания самых разнообразных тел:

• струн в гитаре и скрипке;
• столба воздуха в духовых музыкальных инструментах;
• голосовых связок у человека;
• волн на воде от работающих судовых двигателей и «переклички» подводных обитателей.

Итак, звук это механические волны, распространяющиеся в упругой среде. Звук, также как и цвет, сам по себе не существует. Вокруг нас безмолвно путешествуют сгущения и разряжения воздуха различных частот. Попадая в наш слуховой аппарат, они трансформируются в различные звуки. Однако природа оградила нас от лавины звуков, выделив из всего многообразия частот лишь небольшую их часть, доступную нашему слуху. Не всякое вибрирующее тело издает слышимый звук. Источниками звука могут являться физические тела, вибрирующие частотой от 16 до 20 000 Гц. Именно эти звуковые  частоты доступны нашему восприятию.

Звуковые волны с частотой меньшей 16 Гц называются инфразвуками, а большей 20 кГц ультразвуками. И хотя инфразвуки располагаются за порогом слышимости, они оказывают сильное влияние на организм человека. Воздействуя на мозг, они представляют опасность для его физического и психического здоровья.

Так, разработанное учёными звуковое оружие не уничтожает противника, а вынуждает его покинуть поле боя. Мощные генераторы инфразвука, направляя свое излучение на агрессивную толпу людей, служат средством её сдерживания, заставляя бежать из опасной зоны.

Что касается ультразвука, его роль в жизни человека положительна. Особенно велико его значение в медицине. Он используется в диагностике, хирургии и как один из физиотерапевтических методов.

Основные характеристики звука

Как и всякое физическое явление, звук обладает рядом характеристик: громкостью, высотой, тембром и скоростью распространения.

Громкость звука тем больше, чем больше амплитуда колебаний тела. Чем сильнее мы оттянем струну на гитаре, тем громче будет издаваемый ею звук, а звуковая волна, будет интенсивнее воздействовать на барабанную перепонку.

Чувствительность нашего слуха зависит от частоты звукового колебания. Поэтому среди звуков одинаковых амплитуд, наиболее громким нам покажутся  частоты от 1000 до 5000 Гц.

За единицу громкости принят бел – в честь изобретателя телефона Александра Белла. Однако практически используют децибелы. 1дБ = 0,1Б. Норма шума в помещении не должна превышать 30 дБ. Более громкие звуки отрицательно действуют на слух, и даже могут вызвать болевые ощущения. А громкость свыше 180 дБ способна вызвать разрыв барабанной перепонки. Эти нормы относятся как к музыкальным звукам, так и к беспорядочным шумам. В любом случае не следует злоупотреблять громкостью звуков, чтобы не нанести вред себе и окружающим.

Приподняв крышку рояля, мы увидим ряд натянутых струн разной длины. Они — то и создают звук при нажатии на клавиши. Самая короткая струна рождает самый высокий звук. Частота её колебаний наибольшая (более 4 000 Гц). Самая длинная струна одарит нас густым, низким звуком, частота её колебаний всего 27 Гц. Т.е. высота звука зависит от частоты колебаний источника звука.

Чем она больше, тем выше издаваемый звук. Высокий, надоедливый комариный писк не спутать с низким гудением майских жуков. И у комаров и у майских жуков звук рождается за счёт взмахов крыльев. Только комар делает в секунду 500–600 взмахов, а солидный майский жук всего 45 .

И вот, наконец, мы подобрались к понятию тембра звука. Тембр голоса – это его звучание, та окраска, которая придает ему индивидуальность.

Тембр проявляется во время разговора и пения. Он определяется основным тоном и обертонами, т. е. дополнительными звуками. То, как звучит голос, определяется не только строением голосового аппарата, но и физическим и эмоциональным состоянием человека.

Именно благодаря тембру мы различаем звучание различных инструментов, даже если они играют одну и ту же мелодию. Эта специфическая окраска музыкального звука зависит от материала, из которого изготовлен инструмент, от его размеров и от способа, которым извлекается звук. Именно поэтому нежный звук флейты мы не спутаем с трепетным звучанием скрипки или яркой мелодией поющей трубы.

Почему мы не узнаем свой голос в записи

Если у вас сотовый телефон с диктофоном, попробуйте записать несколько фраз, которые вы произносите обычным тоном. А теперь прослушайте… Вы, наверняка, будете удивлены услышанным голосом. Он словно принадлежит не вам.

Звуковые колебания могут достигать нашего уха двумя различными способами: внешние звуки — музыку, стороннюю речь и запись собственного голоса — доходят по воздуху. Вибрацию собственных голосовых связок мы воспринимаем через кости, ткани и содержащейся в них жидкости (назовем это «внутренним голосом»). При этом все частоты, присущие вашему тембру испытывают изменения. Следовательно, когда вы слышите запись собственного голоса, он изменен по сравнению с вашим «внутренним голосом».

Скорость звука

Звук может распространяться лишь в упругой среде. Его скорость в воздухе была измерена еще в XVII веке. При температуре 20°с она оказалась равной равна 343 м/с, а при 0°с — 331 м/с, т. е. с понижением температуры она убывает, с повышением возрастает. Влияет на скорость звука и влажность воздуха. С её увеличением скорость звука также увеличивается. В вакууме звук распространяться не будет. Так что на Луне из-за отсутствия атмосферы астронавты могут общаться только по рации. Однако через лунный грунт звуковые колебания проходят хорошо и даже имеют время «послезвучания» около 1 минуты.

Скорость звука в воде равна 1440 м/с (при 8°с). В твёрдых же телах её значение превышает эту скорость.

Ведь недаром в старину во время во время военных действий специальные «слухачи», прикладывая ухо к земле, следили за приближением вражеской конницы и прислушивались — не ведет ли враг подкоп под крепостные стены.

Наши далекие предки использовали звук и для передачи различных сообщений набольшие расстояния. Например, частые удары колокола извещали о нападении врагов, о пожаре или о стихийном бедствии.

А нам, живущим в XXI веке, звуковые волны по-прежнему служат средством познания, позволяют наслаждаться прекрасными поэтическими строчками, слушать чарующую музыку и просто общаться с друзьями.

Автор: Драчёва Светлана Семёновна

Вы можете оставить комментарий к докладу.

www.doklad-na-temu.ru

Доклад - Источники звука. Звуковые колебания

Источники звука. Звуковые колебания

Человек живёт в мире звуков. Звук для человека является источником информации. Он предостерегает людей об опасности. Звук в виде музыки, пения птиц доставляет нам наслаждение. Мы с удовольствием слушаем человека с приятным голосом. Звуки важны не только для человека, но и для животных, которым хорошее улавливание звука помогает выжить.

Звук – это механические упругие волны, распространяющиеся в газах, жидкостях, твердых телах.

Причина звука — вибрация(колебания) тел, хотя эти колебания зачастую незаметны для нашего глаза.

Источники звука — физические тела, которые колеблются, т.е. дрожат или вибрируют с частотой от 16 до 20000 раз в секунду. Вибрирующее тело может быть твердым, например, струна или земная кора, газообразным, например, струя воздуха в духовых музыкальных инструментах или жидким, например, волны на воде.

Громкость

Громкость зависит от амплитуды колебаний в звуковой волне. За единицу громкости звука принят 1 Бел(в честь Александра Грэхема Белла, изобретателя телефона). На практике громкость измеряют в децибелах (дБ).1 дБ = 0,1Б.

10 дБ – шепот;

20–30 дБ – норма шума в жилых помещениях; 50 дБ – разговор средней громкости;80 дБ – шум работающего двигателя грузового автомобиля;130 дБ – порог болевого ощущения

Звук громкостью свыше 180 дБ может даже вызвать разрыв барабанной перепонки.

Высокие звуки представлены высокочастотными волнами – например, птичье пение.

Низкие звуки – это низкочастотные волны, например, звук двигателя большого грузовика.

Звуковые волны

Звуковые волны – это упругие волны, вызывающие у человека ощущение звука.

Звуковая волна может проходить самые различные расстояния. Орудийная стрельба слышна на 10-15 км, ржание лошадей и лай собак — на 2-3 км, а шепот всего на несколько метров. Эти звуки передаются по воздуху. Но проводником звука может быть не только воздух.

Приложив ухо к рельсам, можно услышать шум приближающегося поезда значительно раньше и на большем расстоянии. Значит металл проводит звук быстрее и лучше, чем воздух. Вода тоже хорошо проводит звук. Нырнув в воду, можно отчетливо слышать, как стучат друг о друга камни, как шумит во время прибоя галька.

Свойство воды – хорошо проводить звук – широко используется для разведки в море во время войны, а также для измерения морских глубин.

Необходимое условие распространения звуковых волн – наличие материальной среды. В вакууме звуковые волны не распространяются, так как там нет частиц, передающих взаимодействие от источника колебаний.

Поэтому на Луне из-за отсутствия атмосферы царит полная тишина. Даже падение метеорита на ее поверхность не слышно наблюдателю.

В каждой среде звук распространяется с разной скоростью.

Скорость звука в воздухе — приблизительно 340 м/с.

Скорость звука в воде — 1500 м/с.

Скорость звука в металлах, в стали — 5000 м/с.

В теплом воздухе скорость звука больше, чем в холодном, что приводит к изменению направления распространения звука.

КАМЕРТОН

— это U-образная металлическая пластина , концы которой могут колебаться после удара по ней.

Издаваемый камертоном звук очень слабый и его слышно лишь на небольшом расстоянии.Резонатор — деревянный ящик, на котором можно закрепить камертон, служит для усилениязвука. Излучение звука при этом происходит не только с камертона, но и с поверхности резонатора. Однако длительность звучания камертона на резонаторе будет меньше, чем без него.

Э Х О

Громкий звук, отражаясь от преград, возвращается к источнику звука спустя несколько мгновений, и мы слышим эхо.

Умножив скорость звука на время, прошедшее от его возникновения до возвращения, можно определить удвоенное расстояние от источника звука до преграды. Такой способ определения расстояния до предметов используется в эхолокации.

Некоторые животные, например летучие мыши, также используют явление отражения звука, применяя метод эхолокации

На свойстве отражения звука основана эхолокация.

Звук — бегущая механическая волна и передает энергию. Однако мощность одновременного разговора всех людей на земном шаре едва ли больше мощности одного автомобиля «Москвич»!

Ультразвук.

· Колебания с частотами, превосходящими 20 000 Гц, называют ультразвуком. Ультразвук широко применяется в науке и технике.

· Жидкость вскипает при прохождении ультразвуковой волны (кавитация). При этом возникает гидравлический удар. Ультразвуки могут отрывать кусочки от поверхности металла и производить дробление твердых тел. С помощью ультразвука можно смешать не смешивающиеся жидкости. Так готовятся эмульсии на масле. При действии ультразвука происходит омыление жиров. На этом принципе устроены стиральные устройства.

· Широко используется ультразвук в гидроакустике. Ультразвуки большой частоты поглощаются водой очень слабо и могут распространяться на десятки километров. Если они встречают на своем пути дно, айсберг или другое твердое тело, они отражаются и дают эхо большой мощности. На этом принципе устроен ультразвуковой эхолот.

В металле ультразвук распространяется практически без поглощения. Применяя метод ультразвуковой локации, можно обнаружить мельчайшие дефекты внутри детали большой толщины.

· Дробящее действие ультразвука применяют для изготовления ультразвуковых паяльников.

Ультразвуковые волны, посланные с корабля, отражаются от затонувшего предмета. Компьютер засекает время появления эха и определяет местоположение предмета.

· Ультразвук применяют в медицине и биологии для эхолокации, для выявления и лечения опухолей и некоторых дефектов в тканях организма, в хирургии и травматологии для рассечения мягких и костных тканей при различных операциях, для сварки сломанных костей, для разрушения клеток (ультразвук большой мощности).

Инфразвук и его влияние на человека.

Колебания с частотами ниже 16 Гц называются инфразвуком.

В природе инфразвук возникает из-за вихревого движения воздуха в атмосфере или в результате медленных вибраций различных тел. Для инфразвука характерно слабое поглощение. Поэтому он распространяется на большие расстояния. Организм человека болезненно реагирует на инфразвуковые колебания. При внешних воздействиях, вызванных механической вибрацией или звуковой волной на частотах 4-8 Гц, человек ощущает перемещение внутренних органов, на частоте 12 Гц – приступ морской болезни.

· Наибольшую интенсивность инфразвуковых колебаний создают машины и механизмы, имеющие поверхности больших размеров, совершающие низкочастотные механические колебания (инфразвук механического происхождения) или турбулентные потоки газов и жидкостей (инфразвук аэродинамического или гидродинамического происхождения).

www.ronl.ru

«Мир звука» - Реферат

Муниципальное образовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа №11

Реферат по физике на тему:

«Мир звука»

Выполнил:

ученик 9 класса

Бурдин Дмитрий

Учитель:

Михайлова

Лилия Викторовна

Тверь, 2010г.

Содержание:

1. Введение…………………………………………..3

2. Из истории звука………………………………….4

3. Что такое звук?........................................................6

4. Звук и слух………………………………………...8

5. Диаграмма восприятия звуков…………………..11

6. Распространение звука…………………………..12

7. Шумы……………………………………………...16

8. Ультразвуки и инфразвуки………………………16

9. Применение звуковых волн……………………..17

10. Заключение. «Мир звука младенца»……………21

11. Используемая литература……………………....23

Введение.

«Те, кто обрекает всех рыб на молчание и глухоту,

весьма мало знает природу рыб»

Клавдий Элиан.

Мир, окружающий нас, можно назвать миром звуков. Мы слышим голоса людей, пение птиц, звуки музыкальных инструментов, шум леса, гром во время грозы. Звучат работающие машины, движущийся транспорт и т.д. С помощью речи люди общаются, с помощью слуха получают информацию об окружающем мире. Звуки – наши неизменные спутники. Они по - разному воздействуют на человека: радуют и раздражают, успокаивают и пугают своей неожиданностью. Не меньшее значение звук имеет для животных и птиц. В работе зоолога 13в. Ф. Гогенштауфена уже содержались интересные сведения о строении слуховой системы некоторых пернатых. Сейчас птичьи голоса иногда используются в практических целях. Так, чтобы предотвратить столкновение птиц с самолетами (для которых они могут оказаться губительными), транслируют через мощный репродуктор записи криков ужаса самих птиц и эти крики отпугивают пернатых от трасс полетов. Известен опыт воспроизведения магнитофонных записей тех же птичьих голосов для того, чтобы отгонять полчища насекомых от посевов или садов.

Что такое звук? Как он возникает? Чем одни звуки отличаются от других? Ответы на эти вопросы хотели узнать люди.

Раздел физики, в котором изучаются звуковые явления, называется акустикой. Услышав какой-то звук, мы обычно можем установить, что он дошел до нас от какого-то источника. Рассматривая этот источник, мы всегда найдем в нем что-то колеблющееся. Если, например, звук исходит от репродуктора, то в нем колеблется мембрана – легкий диск, закрепленный по его окружности. Если звук издает музыкальный инструмент, то источник звука – колеблющийся столб воздуха и другие. Таким образом с точки зрения физики, звук – это механические колебания, которые распространяются в упругой среде: воздухе, воде, твердом теле и т.п.

Из истории звука.

В глубокой древности звук казался людям удивительным, таинственным порождением сверхъестественных сил. Они верили, что звуки могут укрощать диких животных, сдвигать скалы и горы, преграждать путь воде, вызывать дождь, творить другие чудеса.

Жрецы Древнего Египта, заметив удивительное воздействие музыки на человека, использовали ее в своих целях. Ни один праздник не обходился без ритуальных песнопений. Позже музыка пришла в христианские храмы.

Древние индийцы раньше других овладели высокой музыкальной культурой. Они разработали и широко использовали нотную грамоту задолго до того, как она появилась в Европе. Их музыкальная гамма также состояла из семи нот, но названия у них были другие: «са », «ре», «га», «ма», «па», «дха», «ни». Считалось, что каждая из них отражает определенное духовное состояние: «са» и «ма» - спокойствие и умиротворение, «га» и «дха» -торжественность, «ре» - гнев, «па» - радость, «ни» - печаль.

Понять и изучить звук люди стремились с незапамятных времен. Греческий ученый и философ Пифагор, живший две с половиной тысячи лет назад, ставил различные опыты со звуками. Он впервые доказал, что низкие тона в музыкальных инструментах присуще длинным струнам. При укорочении струны вдвое звук ее повысится на целую октаву. Открытие Пифагора положило начало науки об акустики. Первые звуковые приборы были созданы в театрах Древней Греции и Рима: актеры вставляли в свои маски маленькие рупоры для усиления звука. Известно также применение звуковых приборов в египетских храмах, где были «шепчущие» статуи богов.

Выявленные Пифагором и его учениками гармонические сочетания звуков легли в основу более поздних представлений о так называемой гармонии Вселенной. Согласно с этим представлением небесные тела и планеты расположены относительно друг друга в соответствии с музыкальными интервалами и излучают «музыку сфер». Считалось, например, что Сатурн издает самые низкие звуки, звуки Юпитера можно сравнить с басом, Меркурия – с фальцетом, Марса – с тенором, Земли – с контральто, Венеры – с сопрано. У этой теории была долгая жизнь. Ее признали даже в эпоху Возрождения, когда уже были получены первые вполне научные сведения о природе и движения планет. Отголоски этой теории можно обнаружить в трудах великого Кеплера, открывшего закон движения планет и сыгравшего огромную роль в развитии физики и астрономии.

Существуют так называемые вихревые звуки: свист ветра в проводах, такелажа кораблей, ветвях деревьев, завывание в трубах, на гребнях скал, в расщелинах и узких оврагах. Люди издавна пользовались ими – на охоте, в быту. В древнем Китае существовал обычай выпускать голубей с привязанными к их хвостам маленькими бамбуковыми палочками. Воздушный поток, проходивший через трубочку, вызывал нежное посвистывание. Подобные звуки издает и тростниковая дудочка, которая была прообразом зародившейся в Древнем Египте флейты. Позже ее стали называть флейтой Пана – в честь древнегреческого бога лесов.

Легенда гласит, что в Иерусалиме когда-то находилась «стозвучная» двурогая труба. Во время жертвоприношения разжигали костер, теплый воздух от которого устремлялся в трубу, заставляя ее выть. Мощные воющие звуки возникали так же, когда в нее врывались вихри от пламени пожаров при осаде города.

В 1831 году в Пятигорске была построена беседка, названная «Эоловой» арфой. Внутри нее находились две арфы, которые с помощью флюгера разворачивались против ветра и под действием воздушного потока издавали гармонические звуки.

В Лондоне в кафедральном соборе святого Павла есть большой, диаметром почти 50метров, круглый зал. Человек, находящийся на одной стороне, может говорить шепотом и его превосходно услышать на другой стороне. Ученые после тщательных исследований дали научное объяснение этому явлению. Оказывается, что при радиусе закругления стенки, равном 25 метров, звук распространяется вдоль нее, как бы стелясь и доходит до слушателя почти без потерь. При этом звук не отражается в сторону.

В некоторых музеях хранятся вазы античной работы, основное назначение которых – не художественное украшение, а отражение, усиление и сосредоточение звука. Сделанные из алебастра, такие вазы устанавливались в больших залах, театрах, собраниях и даже на площадях. Ораторам не надо было напрягать голос: слушатели воспринимали речь на всем, пространстве достаточно далеко.

В 17 веке строители вместо ваз применяли звукопроводы в виде труб из цемента. В частности, подобные звукопроводы можно найти в сооружениях, возведенных по проектам Растрелли. Так собор Смольного монастыря весь в звукопроводах. Предполагается, что они есть и в залах Зимнего дворца.

По всей вероятности, подобные хитроумные акустические устройства были известны и в древности. Легенда наделила Сиракузского тирана Дионисия способностью слышать в своем дворце даже легкий шепот. В это нетрудно поверить, если допустить, что во дворце были керамические звукособиратели и усилители.

ЧТО ТАКОЕ ЗВУК?

Что же такое звук? Звук - это распространяющиеся в упругих средах: газах, жидкостях и твердых телах - механические колебания, воспринимаемые органами слуха.

Рассмотрим примеры, поясняющие физическую сущность звука. Струна музыкального инструмента передает свои колебания окружающим частицам воздуха. Эти колебания будут распространяться все дальше и дальше, а достигнув уха, вызовут колебания барабанной перепонки. Мы услышим звук. В каждой среде в результате взаимодействия между частицами колебания передаются все новым и новым частицам, т.е. в среде распространяются звуковые волны.

Человеческое ухо способно воспринимать колебания с частотой примерно от 200 до 20000 колебаний в секунду. Соответственно этому механические колебания с указанными частотами называются звуковыми, или акустическими. Вопросы, которыми занимается акустика, очень разнообразны. Некоторые из них связаны со свойствами и особенностями органов слуха.

Общая акустика изучает вопросы возникновения, распространения и поглощение звука.

Физическая акустика занимается изучением самих звуковых колебаний, а за последние десятилетия охватила и колебания, лежащие за пределами слышимости (ультраакустика). При этом она широко пользуется разнообразными методами превращения механические колебания, электрические и обратно. Применительно к звуковым колебаниям, число задач физической акустики входит и изучение физических явлений, обусловливающих те или иные качества звука, различимые на слух.

Электроакустика, или техническая акустика, занимается получением, передачи, приемом и записью звуков при помощи электрических приборов.

Архитектурная акустика изучает распространение звука в помещениях, влияние на звук размеров и формы помещений, свойств материалов, покрывающих стены и потолки и. т. д. При этом имеется в виду слуховое восприятие звука.

Музыкальная акустика исследует природу музыкальных звуков, а также музыкальные настрой и системы. Мы различаем, например, музыкальные звуки (пение, свист, звон, звучание струн) и шумы (треск, стук, скрип, шипение, гром). Музыкальные звуки более простые, чем шумы. Комбинация музыкальных звуков может вызвать ощущение шума, но никакая комбинация не даст музыкального звука.

Гидроакустика (морская акустика) занимается изучением явлений, происходящих в водной среде, связанных с излучением, приемом и распространением акустических волн. Она включает вопросы разработки и создания акустических приборов, предназначенных для использования в водной среде.

Атмосферная акустика изучает звуковые процессы в атмосфере, в частности распространение звуковых волн, условие сверхдальнего распространения звука.

Физиологическая акустика исследует возможности органов слуха, их устройство и действие. Она изучает образование звуков органами речи и восприятие звуков органами слуха, а также вопросы анализа и синтеза речи. Создание систем, способных анализировать человеческую речь - важный этап на пути проектирования машин, в особенности роботов- манипуляторов и электронно - вычислительных машин, послушным устным распоряжениям оператора. Аппарат для синтеза речи может дать большой экономический эффект. Если по международным телефонным каналам, передавать не сами речевые сигналы, а коды, полученные в результате их анализа, а на выходе линий синтезировать речь, потому же каналу можно передавать несколько раз больше информации. Правда, абонент не услышит настоящего голоса собеседника, но слова-то будут те же, что были сказаны в микрофон. Конечно, это не совсем подходит для семейных разговоров, но удобно для деловых бесед, а именно они-то и перегружают каналы связи.

Биологическая акустика рассматривает вопросы звукового и

ультразвукового общения животных и изучает механизм локации, которым они пользуются, исследует так же проблемы шумов, вибрации и борьбы сними за оздоровление окружающей среды.

ЗВУК и СЛУХ.

Основные физические характеристики любого колебательного движения - период и амплитуда колебания, а применительно к звуку - частота и интенсивность колебаний. Частота - одна из основных характеристик, по которой мы различаем звуки. Чем больше частота колебаний, тем более высокий тон.

Человеческое ухо наиболее чувствительно к звукам с частотой от 1000 до 3000 Гц. Наибольшая острота слуха наблюдается в возрасте 15-20 лет. С возрастом слух ухудшается. У человека до 40 лет наибольшая чувствительность находится в области 3000 Гц, от 40 до 60 лет - 2000 Гц, старше 60 лет - 1000 Гц.

В пределах до 500 Гц мы способны различить понижение или повышение частоты даже 1 Гц. На более высоких частотах наш слуховой аппарат становится менее восприимчивым к такому незначительному изменению частоты. Так, после 2000 Гц мы можем отличить один звук от другого только, когда разница в частоте будет не менее 5 Гц. При меньшей разнице звуки нам будут казаться одинаковыми. Однако правил без исключения почти не бывает. Есть люди, обладающие необычайно тонким слухом. Одаренный музыкант может уловить изменение звука всего на какую-то долю колебаний.

Звуки могут отличаться один от другого и по тембру. Это значит, что одинаковые звуки по высоте тона могут звучат по-разному, потому что основной тон звука сопровождается, как правило, второстепенными тонами, которые всегда выше по частоте. Они предают основному звуку дополнительную окраску и называются обертонами. Иными словами, темброкачественная характеристика звука. Чем больше обертонов налагается на основной тон, тем «богаче» звук в музыкальном отношении. Если основной звук сопровождается близкими к нему по высоте обертонами, то сам звук будет мягким, «бархатным». Когда же обертоны значительно выше основного тона, появляется «металличность» в голосе или звуке.

Органы слуха благодаря своему замечательному устройству легко отличают одно колебание от другого, голос близкого или знакомого человека от голосов других людей. Потому, как говорит человек, мы судим о его настроении, состоянии, переживаниях. Радость, боль, гнев, испуг, страх перед опасностью - все это можно услышать, даже не видя кому принадлежит голос.

Природа, наделяя живые существа слухом, проявила немалую изобретательность. Органы, воспринимающие звук, расположены у них на участках весьма различных, а подчас и неожиданных: у кузнечика и сверчка, к примеру, на голенях передних ножек, у саранчи - на брюшке, у комаров - на усиках-антеннах. У позвоночных органы слуха в процессе эволюции заняли почетное место по бокам головы, а у млекопитающих появилась и развитая ушная раковина. Низшие животные довольствуются защитными складками кожи, прикрывающими слуховой проход: крокодилу, к примеру, такие складки помогают во время погружения под воду; у птиц - аиста, утки, воробья - аналогичную защитную роль выполняет тонкая пленка. Ушная раковина - чаще ее называют попросту ухом - у многих животных весьма подвижна. Собака прислушивается, «играя ушами» - поднимая, опуская или отводя их в стороны. Определяя направление звука, шевелят ушами лошадь и еж, олень и заяц. А воронкообразные уши африканского носорога, если надо, действуют независимо друг от друга: стараясь распознать шорохи спереди и сзади, носорог может одновременно отвести одно ухо вперед, а другое назад.

Универсальную акустическую систему представляют собой органы слуха некоторых земноводных. Так, лягушка на воздухе слышит при помощи барабанной перепонки и цепочки слуховых косточек, под водой проводником звуковых волн в ее внутреннее ухо служит жидкая среда организма, а на суше - мышцы и кости лапок. Волк улавливает шаги охотника не менее чем за 50 метров; шум такой же интенсивности человек слышит на расстоянии лишь 5 метров. Во время зимней охоты лисица по шороху находит мышей под слоем снега и ледяной коркой наста.

Крот различает запахи и звуки через толщу почвы. На пути к добыче по этим ориентирам он и прокладывает свои замысловатые подземные ходы. Недоступные человеческому уху звуки сверхнизких частот способны воспринимать медузы, рыбы и другие морские животные. Они первыми слышат инфрасигналы надвигающегося шторма и, повинуясь «голосу моря», стараются покинуть прибрежную полосу. Полагают, что чайки, крайне беспокойные в канун непогоды, так как чувствительны к инфразвуку. В ультразвуковых диапазонах частот хорошо слышат кошки и собаки. Для собак, к примеру, доступны частоты до 60 тыс. герц, для кошек - и того больше. Существуют методы дрессировки собак ультразвуковыми свистками, сигналов которых не слышит и сам дрессировщик. Способность комаров обмениваться информацией на ультразвуковых частотах заманила их в ловушку, имитирующую «брачный призыв» насекомых. Самцы, мчащиеся на такой сигнал, находили вместо самок... засасывающий их вместе с воздухом аппарат, снабженный ультразвуковым генератором-приманкой.

Поистине необычайна, фантастична острота слуха летучих мышей. Шорох крыльев крохотной бабочки они слышат за десятки метров. Во время полета летучие мыши посылают прерывистые ультразвуковые сигналы, а в паузах между сигналами при помощи развитых ушных раковин-локаторов принимают эхо, отраженное от препятствий на пути. Вот некоторые данные из «досье» этих видов рукокрылых: сигналы они подают по 60 раз в секунду на частотах от 90 до 200 тысяч герц. Отраженный сигнал-эхо, который они принимают, по интенсивности в миллион раз слабей исходного звука. Локация такого рода позволяет зверьку на полной скорости обогнуть капроновую нить 0,08 миллиметра толщиной, а за секунду поймать до двух мошек весом в несколько тысячных долей грамма каждая.

Диаграмма восприятия звуков.

Амплитуда колебания определяет интенсивность (силу) звука. С интенсивностью звука связана громкость. Чем больше интенсивность

звука, тем он громче. Однако понятия о громкости и интенсивности не равнозначны. Громкость звука - это мера силы слухового ощущения, вызываемого звуком.

Звук одинаковой интенсивности может создавать у различных людей неодинаковые по своей громкости слуховые восприятия. Так, например, звуки, одинаковые по интенсивности, но различающиеся по высоте, воспринимаются ухом с разной громкостью в зависимости от особенностей слухового аппарата. Мы не воспринимаем как очень слабые, так и очень сильные звуки - каждый человек обладает так называемым порогом слышимости, который определяется наименьшей интенсивностью звука, необходимой для того, чтобы звук был услышан.

Звуки, наиболее хорошо воспринимаемые по частоте, лучше различаются и по громкости. При частоте 32 Гц по громкости различаются три звука, при частоте 125 Гц - 94 звука, а при частоте 1000 Гц - 374. Увеличение это не беспредельно. Начиная с частоты - 8000 Гц число различимых звуков по громкости уменьшается. Например, при частоте 16000 Гц человек может различить только 16 звуков.

Звуки очень большой интенсивности человек перестает слышать и воспринимает их как ощущение давления или боли. Такую силу звука называют порогом болевого ощущения. Исследования показали, что интенсивность, при которой звуки разной частоты вызывают болевое ощущение, различна.

Если силу звука увеличить в миллион раз, громкость возрастает только в несколько сотен раз. Выяснилось, что ухо преобразует силу звука в громкость, по сложному логарифмическому закону ограждая свои внутренние части от чрезмерных воздействий. Имеется еще одна особенность человеческого уха. Если к звуку определенной громкости добавить звук той же или близкой к ней частоты, то общая громкость окажется меньше математической суммы тех же громкостей. Одновременно звучащие звуки как бы компенсируют или маскируют друг друга. А звуки, далеко отстоящие по частоте, не влияют друг на друга, и их громкость оказывается максимальной. Эту закономерность композиторы используют для достижения наибольшей мощности звучания оркестра.

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗВУКА.

Скорость распространения колебательных движений от частицы к частице зависит от среды. В далекие времена воины прикладывали ухо к земле и таким образом обнаруживали конницу противника значительно раньше, чем она появлялась в поле зрения. А известный ученый Леонардо да Винчи в 15 веке писал: «Если ты, будучи на море, опустишь в воду отверстие трубы, а другой конец ее приложишь к уху, то услышишь шум кораблей, очень отдаленных от тебя»

Скорость распространения звука в воздухе впервые была измерена в 17 веке Миланской академией наук. На одном из холмов установили пушку, а на другом расположился наблюдательный пункт. Время засекли и в момент выстрела (по вспышке) и в момент приема звука. По расстоянию между наблюдательным пунктом и пушкой и времени происхождения сигнала скорость распространения звука рассчитать уже не составляло труда. Она оказалась равной - 330 метров в секунду.

В воде скорость распространения звука впервые была измерена в 1827 году на Женевском озере. Две лодки находились одна от другой на расстоянии 13847 метров. На первой под днищем подвесили колокол, а со второй опустили в воду простейший гидрофон (рупор). На первой лодке одновременно с ударом в колокол подожгли порох, на второй наблюдатель в момент вспышки запустил секундомер и стал, ждать прихода звукового сигнала от колокола. Выяснилось, что в воде звук распространяется в 4 с лишним раза быстрее, чем в воздухе, т.е. со скоростью 1450 метров в секунду.

Чем выше упругость среды, тем больше скорость: в каучуке - 50, в воздухе - 330, в воде - 1450, а в стали - 5000 метров в секунду. Если бы мы, находились в Москве, могли крикнуть так громко, чтобы звук долетел до Петербурга, то нас услышали бы там только через полчаса, а если бы звук на это же расстояние распространялся в стали, то он был бы принят через две минуты.

На скорость распространения звука оказывает влияние состояние одной и той же среды. Когда мы говорим, что в воде звук распространяется со скоростью 1450 метров в секунду, это вовсе не означает, что в любой воде и при любых условиях. С повышением температуры и солености воды, а так же с увеличением глубины, а, следовательно, и гидростатического давления скорость звука возрастает. Или возьмем сталь. Здесь тоже скорость звука зависит как от температуры, так и от качественного состава стали: чем больше в ней углерода, тем она тверже, тем звук в ней распространяется быстрее.

Встречая на своем пути препятствие, звуковые волны отражаются от него по строго определенному правилу: угол отражения равен углу падения. Звуковые волны, идущие из воздуха, почти полностью

отразятся от поверхности воды вверх, а звуковые волны, идущие от источника, находящегося в воде, отражаются от нее вниз.

Звуковые волны, проникая из одной среды в другую, отклоняются от своего первоначального положения, т.е. преломляются.

Известно, что для увеличения дальности передачи, звук необходимо концентрировать в заданном направлении. Когда мы хотим, чтобы нас лучше было слышно, мы прикладываем ладони ко рту или пользуемся рупором. В этом случае звук будет ослабляться меньше, а звуковые волны - распространяются дальше.

Ослабление звука связано и с тем, что звуковая волна постепенно теряет энергию из-за поглощения ее средой. Степень поглощения опять-таки определяется свойствами среды. В более вязкой среде, например в вате, каучуке, поглощение больше. Однако оно во многом зависит и от частоты звука. Чем больше частота, тем больше поглощение. Звук частоты 10000 Гц поглощается в 100 раз больше, чем звук частоты 1000 Гц. Не случайно орудийный выстрел вблизи кажется нам оглушающе резким, издали - более мягким, глухим. Это объясняется тем, что звук от выстрела пушки содержит в себе как низкие, так высокие частоты, а звуки высоких частот поглощаются в воздухе больше, чем звуки низких частот. Находясь далеко от стреляющей пушки, мы слышим звуки более низких частот, а звуки высоких не доходят до нас - они поглощаются. Еще более наглядный пример, подтверждающий это явление - звучание удаляющегося оркестра. Сначала пропадают высокие звуки флейт и кларнетов, затем средние - корнетов и альтов, и, наконец, когда оркестр будет уже совсем далеко, слышен только большой барабан.

На дальность распространения звука большое влияние оказывает рефракция, то есть искривление звуковых лучей. Чем разнороднее среда, тем больше искривляется звуковой луч.

Дальность распространения звука в море, как правило, равна (в зависимости от мощности источника звука) десяткам или сотням километров. Но бывают случаи, когда распространяется по так называемому подводному каналу, который возникает чаще всего в океане. Это область глубин, где скорость звука вначале уменьшается, а, достигнув минимума, начинает возрастать. Физически это обусловливается большой зависимостью распространения звука в морской воде от ее температуры, солености и гидростатического давления. С глубиной скорость звука уменьшается, но лишь до тех пор, пока понижается температура воды. Достигнув определенного уровня, скорость начинает возрастать из за повышения гидростатического давления. Верхние и нижние границы звукового канала имеют глубину с равными скоростями звука. За ось канала принимается глубина с наименьшей скоростью распространения звука. Сверхдальнее происхождение звука в канале объясняется тем, что звуковые лучи, почти полностью отражаясь от верхней и нижней границ звукового канала, не выходят за его пределы, а концентрируются и распространяются вдоль оси звукового канала.

«Чтобы лучше понять это, - говорит академик Л.М. Вреховский, -вспомните, как ведет себя уставший путник, он предпочитает держаться теневой, более прохладной стороны, нести на своих плечах как можно меньше груза и двигаться с минимальной скоростью. Ведь только при этом он сможет пройти максимальное расстояние. Звуковой луч в морской воде подобен этому путнику. Выйдя из источника, он уходит вверх от оси звукового канала. Чем выше, тем теплее, и луч заворачивает вниз, «в холодок», и углубляется до тех пор, пока не начинает «ощущать» тяжесть повышающегося гидростатического давления».

Американские ученые проделали в Атлантическом океане эксперимент, подтверждающий слияние среды на дальность распространения звука. На глубине 500 метров каждый. Спустя некоторое время взрыв был зафиксирован на Бермудских островах, удаленных от места эксперимента на 4500 км. Такой взрыв в воздухе слышен всего на расстоянии 4 км, а в лесу - не более 200 м. Явление сверхдальнего распространения звука в подводном звуковом канале специалисты использовали для создания спасательной системы «Софар». С кораблей и самолетов, терпящих бедствие, сбрасывают небольшие бомбочки весом от 0,5 до 2,5 кг, которые взрываются на глубине залегания оси звукового канала. Береговые посты принимают место взрыва, а, следовательно, и место катастрофы.

Шумы.

Наложение большого количества колебаний беспорядочно смешанных одно относительно другого и произвольно изменяющих интенсивность во времени, приводят к сложной форме колебаний. Такие сложные колебания, состоящие из большого числа простых звуков различной тональности, называют шумами. Примерами могут служить шелест листьев в лесу, грохот водопада, шум на улице города. К шумам также можно отнести звуки, выражаемые согласными. Шумы могут отличаться распределением по силе звука, по частоте и продолжительности звучания во времени. Длительное время звучат шумы, создаваемые ветром, падающей воды, морским прибоем. Относительно кратковременны раскаты грома, рокот волн - это низкочастотные шумы. Механические шумы могут вызываться вибрацией твёрдых тел. Возникающие при лопании пузырьков и полостей в жидкости звуки, которые сопровождают процессы кавитации, приводят к кавитационным шумам.

В прикладной акустике изучение шумов проводится в связи с проблемой борьбы с их 'вредностью, для усовершенствования шумопеленгаторов в гидроакустике, а также для повышения точности измерений в аналоговых и цифровых устройствах обработки информации. Продолжительные сильные шумы (порядка 90 дБ и более) оказывают вредное действие на нервную систему человека, шум морского прибоя или леса успокаивающее.

Ультразвуки и инфразвуки.

Сейчас акустика, как область физики, рассматривает более широкий спектр упругих колебаний - от самых низких до предельно высоких, вплоть до 1012 - 1013 Гц. Не слышимые человеком звуковые волны с частотами ниже 16 Гц называют инфразвуком, звуковые волны с частотами от 20 000 Гц до 109Гц - ультразвуком, а колебания с частотами выше чем 109Гц называют гиперзвуком. Этим неслышимым звукам нашли много применения.

Ультразвуки и инфразвуки имеют очень важную роль и в живом мире. Так, например, рыбы и другие морские животные чутко улавливают инфразвуковые волны, создаваемые штормовыми волнениями. Таким образом, они заранее чувствуют приближение шторма или циклона, и уплывают в более безопасное место. Инфразвук - это составляющая звуков леса, моря, атмосферы.

При движении рыб, создаются упругие инфразвуковые колебания, распространяющиеся в воде. Эти колебания хорошо чувствуют акулы за много километров и плывут на встречу добыче. Ультразвуки могут издавать и воспринимать такие животные, как собаки, кошки, дельфины, муравьи, летучие мыши и др. Летучие мыши во время полёта издают короткие звуки высокого тона. В своём полёте они руководствуются отражениями этих звуков от предметов, встречающихся на пути; они могут даже ловить насекомых, руководствуясь только эхом от своей мелкой добычи. Кошки и собаки могут слышать очень высокие свистящие звуки (ультразвуки). Проведённые наблюдения показали, что муравьи так же издают ультразвуковые сигналы с разными частотами в разных ситуациях. Все записанные эти муравьиные Звуковые сигналы можно разделить на три группы: "сигнал бедствия", "сигнал агрессии" (во время борьбы) и "пищевые сигналы". Эти сигналы представляют собой кратковременные импульсы, длительностью от 10 до 100 микросекунд. Муравьи издают звуки в сравнительно широком диапазоне частот - от 0,3 до 5 килогерц.

Применение звуковых волн.

Звукозапись и фонограф Эдисона

Вряд ли сегодня можно встретить человека, Который ни разу бы не слышал радио, магнитофон или проигрыватель. Без звукозаписи наша жизнь кажется немыслимой. А ведь всего немного более века прошло с того времени, когда американский изобретатель Эдисон в 1877 году впервые продемонстрировал изобретённый им фонограф - прибор для записи звука. В фонографе лёгкая мембрана воспринимала звук и передавала колебания на иглу, движущуюся вдоль вращающегося валика, покрытого воском. Колебания иглы оставляли на валике звуковую дорожку. Профиль дна этой дорожки в сущности есть развёртка или осциллограмма колебаний конца иглы. Когда игла вновь проходила по ней, из мембраны доносился записанный звук. Изобретённый Эдисоном способ звукозаписи получил название механического. Используют его и сейчас, но, конечно, в новом качестве: мембрану, с её низкой чувствительностью заменили высокочувствительные микрофоны с электронными усилителями, а сигнал, преобразованный в механические колебания, записывают на металлической матрице, с которой затем печатают грампластинки. Запись ведут уже не иглой, а специальным резцом. Запись звука в - виде борозды переменной глубины была заменена поперечной записью, то есть в виде борозды с поперечными извилинами. На современных пластинках звуковая дорожка имеет форму спирали, по которой при вращении пластинки движется игла, обычно от края пластинки к её центру. Извилины этой дорожки легко рассмотреть в сильное увеличительное стекло.

Звуколокация.

На явлении «эхо» основан метод определения расстояний до различных предметов и обнаружения их месторасположений. Допустим, что каким-нибудь источником звука испущен звуковой сигнал и зафиксирован момент его испускания. Звук встретил какое-то препятствие, отразился от него, вернулся и был принят приёмником звука. Если при этом был измерен промежуток времени между моментами испускания и приема, то легко найти и расстояние до препятствия. Но ведь надо ещё знать, где оно находится, в каком направлении от источника сигнал встретил его. Между тем звук распространяется по всем направлениям, и отраженный сигнал мог прийти с разных сторон. Чтобы избежать этой трудности используют не обычный звук, а ультразвук.

Ультразвуковые волны по своей природе такие же, как обычные звуковые волны, но не воспринимаются человеком как звук. Это объясняется тем, что частота колебаний в них больше, чем 20 000 Гц. Такие волны наблюдаются в природе. Есть даже такие живые существа, способные их испускать и принимать. Ультра­звуковые волны и притом большой мощности можно создавать с помощью электрических и магнитных методов. Главная особенность ультразвуковых волн состоит в том, что их можно сделать направленными, распространяющимися по определённому направлению от источника. Благодаря этому по отражению ультразвука можно не только найти расстояние, но и узнать, где находится тот предмет, который их отразил. Так можно, например, измерять глубину моря под кораблем.

Звуколокаторы позволяют обнаруживать и определять местоположение различных повреждений в изделиях, например пустоты, трещины, постороннего включения и др. В медицине ультразвук используют для обнаружения различных аномалий в теле больного - опухолей, искажений формы органов или их частей и т.д. Чем короче длина ультразвуковой волны, тем меньше размеры обнаруживаемых деталей. Ультразвук используется также для лечения некоторых болезней.

Применение ультразвуков и инфразвуков.

Ещё полстолетия назад неслышимый звук был мало кому известен; первые научные изыскания носили чисто академический характер. Однако практика поставила некоторые неотложные задачи и новые открытия наметили пути к их разрешению. Неслышимый звук получил многочисленные применения. Ещё сравнительно недавно никто не мог предположить, что звуком станут не только измерять глубину моря, но и сваривать металл, сверлить стекло и дубить кожи. В.В. Шулейкин в 1932 году обнаружил явление, которое он назвал "голосом моря". Взаимодействие сильного ветра и морских волн создаёт сильные инфразвуковые волны, которые распространяются со скоростью звука, т.е. значительно быстрее циклона. Они бегут по морским волнам, усиливаясь. Этот инфразвук может служить ранним предвестником бури, шторма или циклона.

Ультразвуковым волнам было найдено больше применения во многих областях человеческой деятельности: в промышленности, в медицине, в быту, ультразвук использовали для бурения нефтяных скважин и т.д. От искусственных источников можно получить ультразвук интенсивностью в несколько сотен Вт/см2.

Ультразвуковая обработка.

Ультразвуковые волны так же используют в станках для обработки хрупких и твёрдых материалов. Основа станка – преобразователь энергии высокочастотных колебаний электрического тока. Ток поступает на обмотку преобразователя от электронного генератора и превращается в энергию механических (ультразвуковых) колебаний той же частоты. К преобразователю присоединён специальный волновод, который, увеличивая амплитуду колебаний, передаёт их к инструменту такой формы, какой нужно получить отверстие. Инструмент прижимают к материалу, в котором надо получить отверстие, а к месту обработки подводят зёрна абразива размером меньше 100 мкм, смешанные с водой. Эти зёрна попадают между инструментом и материалом, и инструмент, как отбойный молоток, вбивает их в материал. Если материал хрупкий, то зёрна абразива откалывают от него микрочастицы размером 1-5 мкм. Но это не так мало! Частиц абразива под инструментом сотни и инструмент наносит более 20 000 ударов в одну секунду, поэтому процесс обработки проходит достаточно быстро, и отверстие диаметром 20 - 30 мм в стекле толщиной 10 - 15 мм можно сделать примерно за одну минуту.

Заключение.

«Мир звука младенца»

Мир полон звуков, причем для младенцев этот мир гораздо шире, чем для взрослых. Иногда этот мир звуков заполнен массой посторонних шумов, которые ставят перед малышом трудную задачу, - отличить единственный нужный звук матери или другого человека из всего окружающего шума, говорят ученые из Университета Вашингтона. "Дело в том, что младенцы слышат все частоты одновременно, причем так, что они могут отвечать на неожиданные звуки, подражая им", сообщает Линн Вернер, профессор речи и слуха в Университете Вашингтона, опубликовавшая свои результаты исследования в майском выпуске Журнала Акустического Общества Америки. Наверное, по этой причине, младенцы до года сначала издают звуки, похожие на писк и визг, которые исходят отовсюду, но в других диапазонах звука, не доступных для восприятия взрослому человеку. Эти звуки являются преобладающими в общем потоке звуковой информации, поэтому, ребенок именно им и подражает. По мере взросления, грань звукового восприятия сужается и тогда ребенок начинает подражать звукам взрослых, развивая речь.

В реальной жизни мы сопоставлены с массой разновидностей звуков. Так или иначе мозг взрослого человека собирает все звуки, которые мы слышим, и определяет, откуда они исходят, и затем сосредотачивается на тех, которые мы хотим слышать и к которым привыкли. Взрослые обычно слышат в узком диапазоне звука, в то время как младенцы, используют различный подход к звуковому восприятию информации. Они пока не имеют избирательной преимущественной сосредоточенности на звуках взрослых, и поэтому они не обращают постоянного внимания на какие-то отдельные объекты - источники звука, все время их меняя. "Они всегда, слушают широкополосный набор частот или даже все частоты одновременно", говорит Вернер. Усовершенствования звукового восприятия продолжаются до 10 летнего возраста, когда слух ребенка в среднем сопоставим слуху взрослому.

Чтобы далее понять, как слышат младенцы, Вернер изучила 73 младенцев в возрасте от 7 до 9 месяцев и 40 взрослых в возрасте от 18 до 30 лет. Все они имели нормальный слух. Они были подвергнуты индивидуально искусственным звуковым воздействиям машины, генерирующей звуковые колебания частот в диапазоне 1000 герц. Машина издавала звуки, подобные тоновому набору номера телефона или меняющиеся статически. Иногда тон или шум были сыграны в одном звуке, замаскированные помехами. Звуки были сыграны на различных уровнях громкости, чтобы понять, могли ли они быть обнаружены в этом случае и влияет ли уровень громкости на восприятие. Испытуемые слышали звуки через наушник, вставленный на правую ушную раковину. Компьютер беспорядочно производил четыре различных типа звуков. При этом младенцы были предварительно обучены отвечать, если они слышали звук. Младенцы были помещены на коленях матери, а оба они находились в звуконепроницаемой кабине, в которой также находился и помощник, задача которого состояла в поддержке внимания ребенка и развлечении его, управляя игрушками перед ним. Помощник и мать одевали наушники и слушали звуки маскировки, гарантируя тем самым, что они не могли слышать никаких звуков, представленных ребенку. Наблюдатель вне кабины, следил за реакцией ребенка на звуковые сигналы через окно на мониторе, транслирующем сигнал с видеокамеры. Младенцы вознаграждались за ответ на звуковой сигнал запуском механической игрушки. Обычно младенцы реагировали на звук изменением физической реакции. Также гарантией того, что они что-то слышали, являлись изменения в их мимике лица или резко обращенный взгляд на мать.

Взрослые проверялись подобным способом, сидя по одному в кабине. Им говорили, чтобы они поднимали руку, когда они слышали какой-то звук.

Вернер говорит, что "на младенцах среднего возраста лучше обнаруживаются шумы, чем тоновые звуки. Преимущество младенцев в восприятии звуков по сравнению со взрослыми было оценено в среднем в 15 децибел". Кроме того, Вернер заметил, что предварительное испытание психометрической функции у 11 младенцев показало, что степень обнаружения широкополосного шума не поддерживает идею, предложенную некоторыми учеными, по которой младенцы уделяют больше внимания широкополосному шуму, чем узкополосному.

"Если Вы - младенец, Вы слышите в широкополосном диапазоне звука, что было необходимо нашим древним первобытным предкам для выживания", говорит Вернер. "Но в современной западной культуре младенец находится в большом дискомфорте. Весь шум, которым мы подвергаем воздействию людей, делает наши собственные звуки трудными для восприятия младенцев. Практический урок от этого исследования состоит в том, что если Вы говорите с младенцем или читаете ему историю или сказку, посторонние помехи в виде пения птиц, включенного телевизора или радио, звуков машин с улицы или дребезжания дрели соседа, могут быть проблемой для восприятия того, что Вы ему читаете. Поэтому, Ваша задача - выключить все возможные источники звуков и оградить ребенка от других посторонних внешних шумов хорошей звукоизоляцией.

Используемая литература.

1. Вили К. «Биология». - М.: Мир, 1968.

2. Дубровский И. М., Егоров Б. В., Рябошапка К.П. «Справочник по физике». - Киев: Наукова думка, 1986.

3. Кикоин И.К. «Физика»: учеб. для 9 кл. сред. шк. - 3-е изд. - М.: Просвещение, 1994.

4. Кошкин Н. И., Ширкевич М.Г. «Справочник по элементарной физике», 10-е изд., М.: Наука, 1988.

5. Льоццы М. «История физики». - М.: Мир, 1970.

6. Мясников Л.Л. «Неслышимый звук».

7. Пирс Дж. «Почти всё о волнах». - М.: Мир, 1976.

8. «Разговор муравьев». "Наука и жизнь", 1978, N0.1, стр. 141

9. «Энциклопедия»/ Сост. Б. В. Зубков С. В. Чумаков. 2-е изд., М.: Педагогика, 1987.

- 23 -

refdb.ru

Реферат - Удивительный мир звука

/> 

Научныйруководитель: СИДОРОВ М. Е.

                                                                                    Исполнитель: КОЛЕСНИКОВА Е. Б.

ВОРОНЕЖ

1999

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………….3

Из истории звука………………………………………………………………3

Что такоезвук?………………………………………………………………...4

Звук ислух……………………………………………………………………..5

Распространениезвука………………………………………………………...7

Литература…………………………………………………………………….10

Человекживет в мире звуков. Звук – это то, что слышит ухо. Мы слышим голоса людей,пение птиц, звуки музыкальных инструментов, шум леса, гром во время грозы.Звучат работающие машины, движущийся транспорт и т.д.

            Что такое звук?Как он возникает? Чем одни звуки отличаются от других? Ответы на эти вопросыхотели узнать люди.

            Раздел физики, вкотором изучаются звуковые явления, называется акустикой.

Услышав какой-то звук, мыобычно можем установить, что он дошел до нас от какого-то источника. Рассматриваяэтот источник, мы всегда найдем в нем что-то колеблющееся.

            Если, например,звук исходит от репродуктора, то в нем колеблется мембрана – легкий диск,закрепленный по его окружности. Если звук издает музыкальный инструмент, тоисточник звука – это колеблющийся столб воздуха и другие.

СЛОИСТАЯ СТРУКТУРА АТМОСФЕРЫ НА РАЗЛИЧНЫХ ВЫСОТАХЗАПИСАННАЯ С ПОМОЩЬЮ ЗВУКОЛОКАТОРА.

ИЗ ИСТОРИИ ЗВУКА.

            Звуки – нашинеизменные спутники. Они по — разному воздействуют на человека: радуют и раздражают,успокаивают и пугают своей неожиданностью.

            В глубокойдревности звук казался людям удивительным, таинственным порождением сверхъестественныхсил. Они верили, что звуки могут укрощать диких животных, сдвигать скалы игоры, преграждать путь воде, вызывать дождь, творить другие чудеса.

            Жрецы ДревнегоЕгипта, заметив удивительное воздействие музыки на человека, использовали ее всвоих целях. Ни один праздник не обходился без ритуальных песнопений. Позжемузыка пришла в христианские храмы.

            Древние индийцыраньше других овладели высокой музыкальной культурой. Они разработали и широкоиспользовали нотную грамоту задолго до того, как она появилась в Европе. Ихмузыкальная гамма также состояла из семи нот, но названия у них были другие:«са», «ре», «га», «ма», «па», «дха», «ни». Считалось, что каждая из нихотражает определенное духовное состояние: «са» и «ма»- спокойствие иумиротворение, «га» и «дха»- торжественность, «ре»- гнев, «па»- радость, «ни»-печаль.

            Понять и изучитьзвук люди стремились с незапамятных времен. Греческий ученый и философ Пифагор,живший две с половиной тысячи лет назад, ставил различные опыты со звуками. Онвпервые доказал, что низкие тона в музыкальных инструментах присуще длиннымструнам. При укорочении струны в двое звук ее повысится на целую октаву. ОткрытиеПифагора положило начало науки об акустики. Первые звуковые приборы былисозданы в театрах Древней Греции и Рима: актеры вставляли в свои маскималенькие рупоры для усиления звука. Известно также применение звуковыхприборов в египетских храмах, где были «шепчущие» статуи богов.

            ВыявлениеПифагором и его ученикам гармонические сочетания звуков легли в основу болеепоздних представлении о так называемой гармонии Вселенной. Согласно с этимпредставлением небесные тела и планеты расположены относительно друг друга всоответствии с музыкальными интервалами  и излучают « музыку сфер ». Считалось,например, что Сатурн издает самые низкие звуки, звуки Юпитера можно сравнить сбасом, Меркурия-с фальцетом, Марса- с тенором, Земли- с контральто, Венеры- ссопрано.  У этой теории была долгая жизнь. Ее признали даже в эпоху Возрождения,когда уже были получены первые вполне научные сведения о природе и движенияпланет. Отголоски этой теории можно обнаружить в трудах великого Кеплера,открывшего закон движения планет и сыгравшего огромную роль в развитии физики иастрономии.

            Существует такназываемые вихревые звуки: свист ветра в проводах, такелажа кораблей, ветвяхдеревьев, завывание в трубах, на гребнях скал, в расщелинах и узких оврагах. Людииздавна пользовались ими — на охоте, в быту. В Древнем Китае существовал обычайвыпускать голубей с привязанными к их хвостам маленькие бамбуковые палочки.Воздушный поток, проходивший через трубочку, вызывал нежное посвистывание.Подобные звуки издает и тростниковая дудочка, которая была прообразомзародившейся в Древнем Египте флейты. Позже ее стали называть флейтой Пана — вчесть древнегреческого бога лесов.

            Легенда гласит,что в Иерусалиме когда-то находилась «стозвучная» двурогая труба. Во времяжертвоприношения разжигали костер, теплый воздух от которого устремлялся втрубу, заставляя ее выть. Мощные воющие звуки возникали также, когда в нееврывались вихри от пламени пожаров при осаде города.

            В 1831 году вПятигорске была построена беседка, названная Эоловой арфой. Внутри неенаходились две арфы, которые с помощью флюгера разворачивались против ветра ипод действием воздушного потока издавала гармонические звуки.

            В Лондоне вкафедральном соборе святого Павла есть большой, диаметром почти 50 метров,круглый зал. Человек, находящийся на одной стороне, может говорить шепотом иего превосходно услышат на другой стороне. Ученые после тщательных исследованийдали научное объяснение этому явлению. Оказывается, что при радиусе закруглениястенки, равном 25 метров, звук распространяется вдоль нее, как бы стелясь идоходит до слушателя почти без потерь. При этом звук не отражается в сторону.

            В некоторыхмузеях хранятся вазы античной работы, основное назначение которых — нехудожественное украшение, а отражение, усиление и сосредоточение звука. Сделанныеиз алебастра, такие вазы устанавливались в больших залах, театрах, собраниях идаже на площадях. Ораторам не надо было напрягать голос: слушатели воспринималиречь на всем, пространстве достаточно далеко.

            В 17 векестроители вместо ваз применяли звукопроводы в виде труб из цемента. Вчастности, подобные звукопроводы можно найти в сооружениях, возведенных попроектам Растрелли. Так собор Смольного монастыря весь в звукопроводах.Предполагается, что они есть и в залах Зимнего дворца.

            По всейвероятности, подобные хитроумные акустические устройства были известны и вдревности. Легенда наделила Сиракузского тирана Дионисия способностью слышать всвоем дворце даже легкий шепот. В это нетрудно поверить, если допустить, что водворце были керамические звукособиратели и усилители.

Чтоже такое звук? Звук — это распространяющиеся в упругих средах: газах, жидкостяхи твердых телах- механические колебания, воспринимаемые органами слуха.

Рассмотримпримеры, поясняющие физическую сущность звука. Струна музыкального инструментапередает свои колебания окружающим частицам воздуха. Эти колебания будутраспространятся все дальше и дальше, а достигнув уха, вызовут колебаниябарабанной перепонки. Мы услышим звук. Таким образом, то, что мы называемзвуком, представляет собой быструю смену, частицы воздуха не перемещаются, онитолько колеблются, попеременно смещаясь в одну и другую сторону на оченьнебольшие расстояния.

Ноизолированных колебании одного тела не существует. В каждой среде в результатевзаимодействия между частицами колебания передаются все новым и новым частицам,т.е. в среде распространяются звуковые волны.

Другимпростым примером колебательного движения могут служить колебания маятника. Еслимаятник отклонить от его положения равновесия, а затем отпустить то он будетсовершать свободные колебания. Под действием силы тяжести маятник возвращаетсяв свое первоначальное положение, по инерции проходит исходную точку иподнимается вверх, при этом сила тяжести будет тормозить его движение. В точкемаксимального отклонения маятник становится и через мгновение начнет движение вобратном направлении. Циклы колебаний маятника непрерывно повторяются.

Колебаниямогут быть периодическими, когда изменения повторяются через равный промежутоквремени и не периодическими когда нет полного повторения процесса изменения.Среди периодических колебаний очень важную роль играют гармонические колебания.В зависимости от процесса различают колебания механические, электрического токаи напряжения звуковых колебаний.

Наиболеенаглядны волны на поверхности воды. Если бросить камень в воду, вначалепоявится углубление, затем — возвышение воды, а потом возникают волны,представляющие собой последовательно чередующиеся гребни и впадины. Увеличиваясьпо фронту, они распространяются по всем направлениям, но отдельные частицы непередвигаются вместе с волнами, а колеблются только в небольших пределах околонекоторого неизменного положения. В этом можно убедиться, например, наблюдая защепкой, подпрыгивающую на волнах. Она будет подниматься и опускаться, т.е.колебаться, пропуская под собой бегущую волну.

Волныбывают продольные и поперечные; в первом случае колебания частиц средысовершаются вдоль направления распространения волны, во втором — поперек него.

Человеческоеухо способно воспринимать колебания с частотой примерно от 200 до 20000колебаний в секунду. Соответственно этому механические колебания с указаннымичастотами называются звуковыми, или акустическими. Вопросы, которыми занимаетсяакустика, очень разнообразны. Некоторые из них связаны со свойствами иособенностями органов слуха.

Общаяакустика изучает вопросы возникновения, распространения и поглощение звука.

Физическаяакустика занимается изучением самих звуковых колебаний, а за последние десятилетияохватила и колебания, лежащие за пределами слышимости (ультраакустика). Приэтом она широко пользуется разнообразными методами превращения механическиеколебания, электрические и обратно. Применительно к звуковым колебаниям, числозадач физической акустики входит и изучение физических явлений, обусловливающихте или иные качества звука, различимые на слух.

Электроакустика,или техническая акустика, занимается получением, передачи, приемом и записьюзвуков при помощи электрических приборов.

Архитектурнаяакустика изучает распространение звука в помещениях, влияние на звук размеров иформы помещений, свойств материалов, покрывающих стены и потолки и. т. д. Приэтом имеется в виду слуховое восприятие звука.

Музыкальнаяакустика исследует природу музыкальных звуков, а также музыкальные настрой исистемы. Мы различаем, например, музыкальные звуки (пение, свист, звон,звучание струн) и шумы (треск, стук, скрип, шипение, гром). Музыкальные звукиболее простые, чем шумы. Комбинация музыкальных звуков может вызвать ощущениешума, но никакая комбинация не даст музыкального звука.

Гидроакустика(морская акустика) занимается изучением явлений, происходящих в водной среде,связанных с излучением, приемом и распространением акустических волн. Онавключает вопросы разработки и создания акустических приборов, предназначенныхдля использования в водной среде.

Атмосфернаяакустика изучает звуковые процессы в атмосфере, в частности распространениезвуковых волн, условие сверхдальнего распространения звука.

Физиологическаяакустика исследует возможности органов слуха, их устройство и действие. Онаизучает образование звуков органами речи и восприятие звуков органами слуха, атакже вопросы анализа и синтеза речи. Создание систем; способных анализироватьчеловеческую речь — важный этап на пути проектирования машин, в особенностироботов- манипуляторов и электронно- вычислительных машин, послушным устнымраспоряжениям оператора. Аппарат для синтеза речи может дать большойэкономический эффект. Если по международным телефонным каналам, передавать несами речевые сигналы, а коды, полученные в результате их анализа, а на выходелиний синтезировать речь, потому же каналу можно передавать несколько разбольше информации. Правда, абонент не услышит настоящего голоса собеседника, нослова- то будут те же, что были сказаны в микрофон. Конечно, это не совсемподходит для семейных разговоров, но удобно для деловых бесед, а именно они- тои перегружают каналы связи.

Биологическаяакустика рассматривает вопросы звукового и ультразвукового общения животных иизучает механизм локации, которым они пользуются, исследует так же проблемышумов, вибрации и борьбы сними за оздоровление окружающей среды.

ЗВУК и СЛУХ.

Основные физические характеристики любогоколебательного движения — период и амплитуды колебания, а применительно кзвуку- частота и интенсивность колебаний.

Периодомколебания называется время, в течение которого совершается полное колебание,когда, например, качающийся маятник из крайнего левого положения. Частотаколебаний — это число полных колебаний (периодов) за одну секунду. Такуюединицу называют герц (Гц). Частота- одна из основных характеристик, по котороймы различаем звуки. Чем больше частота колебаний, тем более высокий тон.

Человеческоеухо наиболее чувствительно к звукам с частотой от 1000 до 3000 Гц. Наибольшаяострота слуха наблюдается в возрасте 15-20 лет. С возрастом слух ухудшается. Учеловека до 40 лет наибольшая чувствительность находится в области 3000 Гц, от40 до 60 лет- 2000 Гц, старше 60 лет- 1000 Гц.

Впределах до 500 Гц мы способны различить понижение или повышение частоты даже 1Гц. На более высоких частотах наш слуховой аппарат становится менеевосприимчивым к такому незначительному изменению частоты. Так, после 2000 Гц мыможем отличить один звук от другого только, когда разница в частоте будет неменее 5 Гц. При меньшей разнице звуки нам будут казаться одинаковыми. Однакоправил без исключения почти не бывает. Есть люди, обладающие необычайно тонкимслухом. Одаренный музыкант может уловить изменение звука всего на какую-то долюколебаний.

Спериодом и частотой связано понятие о длине волны, т.е. в расстоянии междудвумя гребнями (или впадинами). Наглядное представление об этом понятии даютволны, распространяющиеся по поверхности воды.

Звукимогут отличаться один от другого и по тембру. Это значит, что одинаковые звукипо высоте тона могут звучат по-разному, потому что основной тон звукасопровождается, как правило, второстепенными тонами, которые всегда выше почастоте. Они предают основному звуку дополнительную окраску и называютсяобертонами. Иными словами, темброкачественная характеристика звука. Чем большеобертонов налагается на основной тон, тем «богаче» звук в музыкальномотношении. Если основной звук сопровождается близкими к нему по высотеобертонами, то сам звук будет мягким, «бархатным». Когда же обертонызначительно выше основного тона, появляется «металличность» в голосе или звуке.

Органыслуха благодаря своему замечательному устройству легко отличают одно колебаниеот другого, голос близкого или знакомого человека от голосов других людей.Потому, как говорит человек, мы судим о его настроении, состоянии,переживаниях. Радость, боль, гнев, испуг, страх перед опасностью- все это можноуслышать, даже не видя кому принадлежит голос.

Диаграмма восприятия звуков.

Амплитудойколебания называется наибольшее отклонение от положения равновесия пригармонических колебаниях. На примере с маятником амплитуда — максимальноеотклонение его от положения равновесия в крайнее левое или правое положение. Амплитудаколебания определяет интенсивность (силу) звука. С интенсивностью звука связанагромкость. Чем больше интенсивность звука, тем он громче. Однако понятия огромкости и интенсивности не равнозначны. Громкость звука- это мера силыслухового ощущения, вызываемого звуком.

Звукодинаковой интенсивности может создавать у различных людей неодинаковые посвоей громкости слуховые восприятия. Так, например, звуки, одинаковые поинтенсивности, но различающиеся по высоте, воспринимаются ухом с разнойгромкостью в зависимости от особенностей слухового аппарата. Мы не воспринимаемкак очень слабые, так и очень сильные звуки — каждый человек обладает такназываемым порогом слышимости, который определяется наименьшей интенсивностьюзвука, необходимой для того, чтобы звук был услышан.

Звуки,наиболее хорошо воспринимаемые по частоте, лучше различаются и по громкости.При частоте 32 Гц по громкости различаются три звука, при частоте 125 Гц- 94звука, а при частоте 1000 Гц- 374. Увеличение это не беспредельно. Начиная счастоты 8000 Гц число различимых звуков по громкости уменьшается. Например, причастоте 16000 Гц человек может различить только 16 звуков.

Звукиочень большой интенсивности человек перестает слышать и воспринимает их какощущение давления или боли. Такую силу звука называют порогом болевогоощущения. Исследования показали, что интенсивность, при которой звуки разнойчастоты вызывают болевое ощущение, различна.

Еслисилу звука увеличить в миллион раз, громкость возрастает только в несколькосотен раз. Выяснилось, что ухо преобразует силу звука в громкость, по сложномулогарифмическому закону ограждая свои внутренние части от чрезмерныхвоздействий. Имеется еще одна особенность человеческого уха. Если к звукуопределенной громкости добавить звук той же или близкой к ней частоты, то общаягромкость окажется меньше математической суммы тех же громкостей. Одновременнозвучащие звуки как бы компенсируют или маскируют друг друга. А звуки, далекоотстоящие по частоте, не влияют друг на друга, и их громкость оказываетсямаксимальной. Эту закономерность композиторы используют для достижениянаибольшей мощности звучания оркестра.

РАСПРОСТРАНЕНИЕ ЗВУКА.

Как уже говорилось, звуковые волны могутраспространяться в воздухе, газах, жидкостях и твердых телах. В безвоздушномпространстве волны не возникают. В этом легко убедиться на простом опыте. Еслиэлектрический звонок поместить под воздухонепроницаемый колпак, из которогооткачен воздух, мы никакого звука не услышим. Но как только колпак наполнитсявоздухом, возникает звук.

Скоростьраспространения колебательных движений от частицы к частице зависит от среды. Вдалекие времена воины прикладывали ухо к земле и таким образом обнаруживаликонницу противника значительно раньше, чем она появлялась в поле зрения. Аизвестный ученый Леонардо да Винчи в 15 веке писал: «Если ты, будучи на море,опустишь в воду отверстие трубы, а другой конец ее приложишь к уху, то услышишьшум кораблей, очень отдаленных от тебя»

Скоростьраспространения звука в воздухе впервые была измерена в 17 веке Миланскойакадемией наук. На одном из холмов установили пушку, а на другом расположилсянаблюдательный пункт. Время засекли и в момент выстрела (по вспышке) и в моментприема звука. По расстоянию между наблюдательным пунктом и пушкой и временипроисхождения сигнала скорость распространения звука рассчитать уже несоставляло труда. Она оказалась равной 330 метров в секунду.

Вводе скорость распространения звука впервые была измерена в 1827 году наЖеневском озере. Две лодки находились одна от другой на расстоянии 13847метров. На первой под днищем подвесили колокол, а со второй опустили в водупростейший гидрофон (рупор). На первой лодке одновременно с ударом в колоколподожгли порох, на второй наблюдатель в момент вспышки запустил секундомер истал, ждать прихода звукового сигнала от колокола. Выяснилось, что в воде звукраспространяется в 4 с лишним раза быстрее, чем в воздухе, т.е. со скоростью1450 метров в секунду.

Чемвыше упругость среды, тем больше скорость: в каучуке- 50, в воздухе- 330, вводе- 1450, а в стали — 5000 метров в секунду. Если бы мы, находились в Москве,могли крикнуть так громко, чтобы звук долетел до Петербурга, то нас услышали бытам только через полчаса, а если бы звук на это же расстояние распространялся встали, то он был бы принят через две минуты.

Наскорость распространения звука оказывает влияние состояние одной и той жесреды. Когда мы говорим, что в воде звук распространяется со скоростью 1450метров в секунду, это вовсе не означает, что в любой воде и при любых условиях.С повышением температуры и солености воды, а так же с увеличением глубины, аследовательно, и гидростатического давления скорость звука возрастает. Иливозьмем сталь. Здесь тоже скорость звука зависит как от температуры, так и откачественного состава стали: чем больше в ней углерода, тем она тверже, темзвук в ней распространяется быстрее.

Встречаяна своем пути препятствие, звуковые волны отражаются от него по строгоопределенному правилу: угол отражения равен углу падения. Звуковые волны,идущие из воздуха, почти полностью

отразятсяот поверхности воды вверх, а звуковые волны, идущие от источника, находящегосяв воде, отражаются от нее вниз.

Звуковыеволны, проникая из одной среды в другую, отклоняются от своего первоначальногоположения, т.е. преломляются. Угол преломления может быть больше или меньшеугла падения. Это зависит от того, из какой среды, в какую проникает звук. Еслискорость звука во второй среде больше чем в первой, то угол преломления будетбольше угла падения и наоборот.

            В воздухезвуковые волны распространяются в виде расходящийся сферической волны, котораязаполняет все больший объем, так как колебания частиц, вызванные источникамизвука, передаются массе воздуха. Однако с увеличением расстояния колебаниячастиц ослабевают. Известно, что для увеличения дальности передачи, звукнеобходимо концентрировать в заданном направлении. Когда мы хотим, чтобы наслучше было слышно, мы прикладываем ладони ко рту или пользуемся рупором. В этомслучае звук будет ослабляться меньше, а звуковые волны — распространяютсядальше.

Приувеличении толщины стенки звуколокация  на низких средних частотахувеличивается, но

«коварный» резонанс совпадения, вызывающий удушениезвуколокации, начинает проявляться, более низких частотах и захватывает болееширокую их область.

         Ослабление звукасвязано и с тем, что звуковая волна постепенно теряет энергию из- за поглощенияее средой. Степень поглощения опять- таки определяется свойствами среды. Вболее вязкой среде, например в вате, каучуке, поглощение больше. Однако оно во многомзависит и от частоты звука. Чем больше частота, тем больше поглощение. Звукчастоты 10000 Гц поглощается в 100 раз больше, чем звук частоты 1000 Гц. Неслучайно орудийный выстрел вблизи кажется нам оглушающе резким, издали — болеемягким, глухим. Это объясняется тем, что звук от выстрела пушки содержит в себекак низкие, так высокие частоты, а звуки высоких частот поглощаются в воздухебольше, чем звуки низких частот. Находясь  далеко от стреляющей пушки, мыслышим звуки более низких частот, а звуки высоких не доходят до нас — онипоглощаются. Еще более наглядный пример, подтверждающий это явление- звучаниеудаляющегося оркестра. Сначала пропадают высокие звуки флейт и кларнетов, затемсредние- корнетов и альтов, и наконец, когда оркестр будет уже совсем далеко,слышен только большой барабан.

          На дальностьраспространения звука большое влияние оказывает рефракция, то есть искривлениезвуковых лучей. Чем разнороднее среда, тем больше искривляется звуковой луч.

         Дальностьраспространения звука в море, как правило, равна (в зависимости от мощностиисточника звука) десяткам или сотням километров. Но бывают случаи, когдараспространяется по так называемому подводному каналу, который возникает чащевсего в океане. Это область глубин, где скорость звука вначале уменьшается, адостигнув минимума, начинает возрастать. Физически это обусловливается большой

зависимостью распространениязвука в морской воде от ее температуры, солености и гидростатического давления.

          С глубинойскорость звука уменьшается, но лишь до тех пор, пока понижается температураводы.  Достигнув определенного уровня, скорость начинает возрастать из — заповышения гидростатического давления. Верхние и нижние границы звукового каналаимеют глубину с равными скоростями звука. За ось канала принимается глубина снаименьшей скоростью распространения звука.

            Сверхдальнеепроисхождение звука в канале объясняется тем, что звуковые лучи, почтиполностью отражаясь от верхней и нижней границ звукового канала, не выходят заего пределы, а концентрируются и распространяются вдоль оси звукового канала.

            «Чтобы лучшепонять это, — говорит академик Л.М. Бреховский, — вспомните, как ведет себяуставший путник, он предпочитает держаться теневой, более прохладной стороны,нести на своих плечах как можно меньше груза и двигаться с минимальнойскоростью. Ведь только при этом он сможет пройти максимальное расстояние.Звуковой луч в морской воде подобен этому путнику. Выйдя из источника, онуходит вверх от оси звукового канала. Чем выше, тем теплее, и луч заворачиваетвниз, «в холодок», и углубляется до тех пор, пока не начинает «ощущать» тяжестьповышающегося гидростатического давления».

            Американскиеученые проделали в Атлантическом океане эксперимент, подтверждающий слияниесреды на дальность распространения звука. На глубине 500 метров каждый. Спустянекоторое время взрыв был зафиксирован на Бермудских островах, удаленных отместа эксперимента на 4500 км. Такой взрыв в воздухе слышен всего на расстоянии4 км, а в лесу — не более 200 м. Явление сверх дальнего распространения звука вподводном звуковом канале специалисты использовали для создания спасательнойсистемы «Софар». С кораблей и самолетов, терпящих бедствие, сбрасываютнебольшие бомбочки весом от 0,5 до 2,5 кг, которые взрываются на глубинезалегания оси звукового канала. Береговые посты принимают место взрыва, аследовательно, и место катастрофы.

ЛИТЕРАТУРА.

И.Г. Хорбенко

Звук, ультразвук, инфразвук.

Издательство «Знание» Москва1978г.

И.И. Клюкин

Удивительный мир звука.

Ленинград «Судостроение»1986г.

www.ronl.ru

Реферат - Звук как часть жизни

Творческая работа на тему

ЗВУК КАК ЧАСТЬ ЖИЗНИ

Выполнил: Лосев Артем Анатольевич

МОСКВА

2002г.

Звук как часть жизни

1. Что такое звук.

2. Явление резонанса.

3. Интересные примеры проявления резонанса.

4. Музыка

5. Современные задачи звукозаписи

Звук, без сомнения, неотъемлемая часть нашей жизни. По проведению ли, или чьей-то воле, человек живет не в пустоте, а в воздушной, газовой среде.

Спеша на работу или учебу, хлопая в ладоши или прищелкивая пальцами, каждым движением или действием, мы расталкиваем и возмущаем бесчисленные количества молекул околоземного пространства.

Каждое движение или действие рождает массовое направленное упругое волнение частиц воздуха или упругие волны. Некоторые из них, достигнув человеческого уха, воспринимаются рецепторными клетками, таким образом, человек слышит самые разные звуки: шепот листвы, рокот морского прибоя или вой ветра.

Слышимые или воспринимаемые человеческим ухом звуки относятся к частотному диапазону от 16 до 20 000 Гц. Это приблизительно 16 и до 20 000 колебаний в секунду.

Есть еще одно явление, которое помогло звуку занять свое место в нашей жизни.

Это явление резонанса, или вынужденное возрастание громкости за счет совпадения волн источника звука с частотами собственных колебаний. Легко наблюдать явление резонанса в ограниченных пространствах, т.е. для любого помещения можно найти тон, при котором звук начинает резонировать.

В качестве отличного примера наблюдения резонанса можно вспомнить античные амфитеатры. К сожалению, современные концертные залы не имеют таких идеальных условий распространения звука. Насколько конструкция помещения отличается от идеала, настолько больше сюрпризов может преподнести явление резонанса: звуковые акустические ямы, стоячая волна и даже шумовой фон могут лишить слушателя, как минимум, удовольствия.

По библейскому преданию, приблизительно во 2 веке до н.э., стены города Иерихона рухнули от звуков труб завоевателей. В Средней Азии и в настоящее время есть гигантский духовой инструмент Карнай. Ранее традиционно использовался в военных /сигнальных/ целях. Звук, извлекаемый с помощью мундштука, в слышимой области близок к рокочущему “си” контр октавы, хорошо резонируя, разносится на огромные расстояния и похож на жужжание обеспокоенного невидимого шмеля. Существование Карная, да и найденные остатки древнего города не позволяют усомниться в правдивости предания.

И, пожалуй, самый близкий и доступный пример резонанса – наш собственный голос. Голосовые связки слабы, но свод полости рта является для них резонатором, многократно усиливая звук. Губной аппарат и щеки “отстраивают” нужный объем, и, под действием колебаний голосовых связок, мы получаем нужный тон или звук музыкальный. Таким образом, человек овладел речью, пением.

Совершенно особое место в нашей жизни занимает музыка. Музыка как сочетание различных тонов, вызывающих слитное, согласованное звучание,

как правило, приятное для слуха.

Музыка совершенно конкретно и убедительно может воздействовать на эмоциональное состояние человека. Посредством звуковых художественных образов музыка ярко отражает действительность и активно воздействует

на психику человека и даже воспитывает его.

Еще в Древней Греции лучших людей государства воспитывали “ в хорах и музыке”. Идеи воспитания личности в музыке использовались еще во времена Платона./Стремясь воспитать в гражданах суровую простоту и мужество, он требовал установить над музыкой самый жесткий контроль/.

Во все времена государственное устройство и настроения эпохи, выражая свои чаяния, оставляли след в характерной музыке. Примером могут послужить многочисленные военные марши появившиеся в разных странах в периоды военных действий или завоеваний.

Но не только государственное устройство влияло на музыку. Исторически складываясь на основе народного творчества в соответствии с закономерностями

эволюции тех или иных этнических групп, музыкальная культура разных народов приобрела специфические черты, которые не позволят нам спутать Шотландские мотивы с ритмами Африки.

По прошествии многих веков человечество накопило богатейшую коллекцию музыкального наследия и возникла новая проблема: как не растерять все музыкальные достижения, созданные за такой большой промежуток времени.

На помощь пришла звукозапись…

И поставила новые задачи: каким образом передать все тонкости тембров, баланс источников звука, оградить от шумов и многое, многое другое.

Безусловно, помощь при решении этих задач приходит от электроники.

В Москве ежегодно в стенах Московского технического университета техники и связи проходит выставка под названием “Российский High-End”. На выставке

представляются акустические компоненты высшего класса, многие из которых действительно оригинальны по исполнению и близки по звучанию к живому исполнению.

Новые технологии также расширили сферу использования звука: радио и телевизионное вещание. Расширился круг музыкальных инструментов, появились их электронные аналоги.

В результате всего выше сказанного, возникла потребность в новой профессии .

Потребность в специалистах, работающих над качеством передачи исполняемого звука в записи.

Уметь услышать самому и правильно передать, донести до слушателей музыкальную красоту, идейное содержание да и любую звуковую информацию

должен уметь звукорежиссер.

Это далеко не все, только малый круг задач, который стоит перед специалистом в области звукопередачи, но он представляет большой интерес, имеет в будущем большие перспективы, определяет широчайшее применение. Ведь звуком пользуются все. Цивилизация достигла такого уровня, что невозможно себе представить жизнь без участия звука.

Звук это часть нашей жизни. Звуком занимается наука, его используют в новых технологиях. Общественная культура находит в звуке и философию, и искуство и знания, и гармоничное развитие человеческой личности.

www.ronl.ru

1. Что такое звук?. Свойства звука

Похожие главы из других работ:

Аэрогель

1. Что такое аэрогель?

Аэрогель (иначе его еще называют замороженным или твердым дымом) можно сравнить с затвердевшей мыльной пеной. Аэрогели (от лат. aer - воздух и gelatus - замороженный) - класс материалов, представляющих собой гель...

Возможно ли создание вечного двигателя?

Что такое вечный двигатель?

Вечный двигатель (лат. perpetuum mobile) -- воображаемый, но неосуществимый двигатель, который после пуска его в ход совершает работу неограниченно долгое время. Каждая машина, действующая без притока энергии извне...

Возобновляемые источники энергии. Расчет, виды и задачи геотермальной электростанции

3.1 ЧТО ТАКОЕ ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ

К настоящему времени уже не новость, что наша планета содержит в себе запасы тепла во внутренних толщах коры. Как и многие другие источники энергии геотермальная энергия является “чистой” энергией...

Голограмма

Так что же такое голограмма?

Голограмма - это сверхсложная микроструктура, которая создает визуальное ощущение объемности изображения. Запись голографической информации происходит в процессе лазерной интерференционной съемки...

Исследование звуковых волн

Что такое звук?

Итак, что же такое звук? Звук - распространение механических колебаний среды в пространстве, характеризующихся ее сжатием и растяжением (увеличением и уменьшением давления) с частотой внешнего воздействия, такого, к примеру...

История огнестрельного оружия

3. Что такое магазин?

Слово "магазин" применительно к оружию обозначает склад или запас боеприпасов. В современном оружии магазин представляет собой металлическую прямоугольную или круглую коробку для патронов. В прошлом магазины были разных видов...

Научно-методический анализ темы "Механические колебания и волны" в курсе физики средней общеобразовательной школы

3.5 Звук

Изучение акустических явлений, т. е. распространения в упругой среде механических колебаний, способствует расширению понятия волны - от волн, непосредственно воспринимаемых визуально, до невидимых...

О физической природе возникновения подъемной силы

2.1 Что такое турбулентность?

Рассмотрим снаряд, передвигающийся в неподвижной воздушной среде с некоторой скоростью V. (рис. 1). Предположим, что за некоторое время он переместился в пространстве на расстояние S. Носовая часть снаряда...

Оптика и оптические явления в природе

Что такое оптика?

Оптика (греч. optikз - наука о зрительных восприятиях, от optos - видимый, зримый), раздел физики, в котором изучаются природа оптического излучения (света), его распространение и явления, наблюдаемые при взаимодействии света и вещества...

Основы аэронавтики

1. Что такое аэронавтика?

Аэронавтика (воздухоплавание) так называется искусство подниматься на воздух с помощью известных приспособлений и двигаться в определенном направлении. Идея подняться на воздух и, освободясь от оков тяжести...

Полупроводниковые материалы

3.1 Что такое подвижность

Подвижность носителей заряда - это отношение скорости направленного движения носителей заряда в веществе под действием электрического поля к напряженности этого поля...

Распространение звуковых волн в воздушной среде. Скорость звука, число М

1. Звук. Как работает человеческое ухо

Наружное и среднее ухо проводят звук. Сначала звуковые волны приводят в движение барабанную перепонку. Барабанная перепонка, в свою очередь, приводит в движение цепочку слуховых косточек (молоточек, наковальня и стремечко)...

Распространение звуковых волн в воздушной среде. Скорость звука, число М

2. Звук и звуковая волна

Звук - это волновое распространение энергии в упругой среде в виде сжатия и растяжения среды (например, звуковые волны в воздушной среде), которую воспринимают слуховые органы человека. Таким образом, звук, в широком смысле, -- это упругие волны...

Топливные элементы. Биогаз

1.Что такое биогаз?

Биогаз -- газ, получаемый водородным или метановым брожением биомассы. Метановое разложение биомассы происходит под воздействием трёх видов бактерий. В цепочке питания последующие бактерии питаются продуктами жизнедеятельности предыдущих...

Ячейка Керра

1. Что такое ячейка Керра

...

fis.bobrodobro.ru

Реферат - Звук как часть жизни

                       ЗВУК  КАК  ЧАСТЬ     ЖИЗНИ

                                       Выполнил:  Лосев    Артем  Анатольевич

                                  МОСКВА

                                      2002г.

1.  Что такое звук.

2.  Явление резонанса.

3.  Интересные примеры  проявлениярезонанса.

4.  Музыка

5.  Современные задачи звукозаписи

           Звук, без сомнения, неотъемлемая часть  нашей жизни. По проведению ли,  или чьей-то воле, человекживет  не в пустоте, а в воздушной, газовой среде.

Спеша на работу или учебу,хлопая в ладоши или прищелкивая пальцами, каждым  движением или действием, мырасталкиваем и возмущаем бесчисленныеколичества молекул  околоземного пространства.

Каждое движение или действиерождает массовое направленное  упругое волнение  частиц воздуха  или упругиеволны. Некоторые из них, достигнув человеческого  уха, воспринимаются рецепторнымиклетками, таким образом, человек слышит самые  разные звуки: шепот листвы,рокот морского прибоя или вой ветра.

Слышимые или воспринимаемыечеловеческим ухом  звуки относятся к частотному  диапазону от  16 до 20 000 Гц.Это  приблизительно  16  и до 20 000 колебаний в секунду.

         Есть еще одноявление, которое помогло звуку занять свое место в нашей жизни.

         Это явлениерезонанса, или  вынужденное возрастание громкости за счет совпадения волнисточника звука с частотами собственных колебаний. Легко наблюдать явлениерезонанса  в ограниченных пространствах, т.е. для любого помещения можно найтитон, при котором   звук начинает резонировать.

         В качестве отличногопримера наблюдения резонанса можно вспомнить  античные амфитеатры. К сожалению, современные концертные залы не имеют таких идеальных условий  распространения звука. Насколько конструкция помещения  отличается от  идеала, настолько большесюрпризов может преподнести явление резонанса:   звуковые акустические ямы,   стоячая волна и даже  шумовой фон    могут лишить слушателя,  как минимум, удовольствия.

         По библейскомупреданию, приблизительно во 2 веке до н.э.,  стены города Иерихона    рухнули от  звуков  труб завоевателей.   В Средней Азии и в настоящее время  естьгигантский духовой инструмент  Карнай.  Ранее традиционно  использовался ввоенных /сигнальных/ целях.  Звук,  извлекаемый с помощью мундштука, в слышимойобласти  близок к  рокочущему  “си”  контр октавы, хорошо резонируя,разносится на огромные расстояния и  похож на  жужжание обеспокоенного невидимого  шмеля. Существование Карная,   да и найденные остатки древнего города  не позволяют усомниться в правдивости предания.

  И, пожалуй, самый близкий идоступный  пример резонанса – наш собственный голос.  Голосовые связки слабы,но свод полости рта является для них резонатором, многократно усиливая звук. Губной аппарат и  щеки  “отстраивают” нужный объем,   и,     под действиемколебаний голосовых связок,  мы получаем нужный тон или звук музыкальный. Таким образом,  человек овладел речью, пением.  

 Совершенно особое место внашей жизни занимает музыка.   Музыка    как сочетание различных  тонов, вызывающих слитное, согласованное звучание, 

 как правило,   приятное дляслуха. 

Музыка совершенно конкретно иубедительно может воздействовать на эмоциональное состояние человека.  Посредством звуковых  художественных образов музыка ярко отражает  действительность и активно воздействует

на психику человека и даже воспитывает его.

Еще в Древней Греции  лучшихлюдей государства воспитывали “ в хорах и  музыке”. Идеи воспитания личности вмузыке   использовались еще во времена  Платона./Стремясь воспитать в гражданахсуровую простоту и мужество, он требовал установить над музыкой самый жесткийконтроль/.

 Во все времена государственное устройство  и настроения эпохи ,  выражая свои чаяния,оставляли след  в характерной музыке. Примером могут послужить многочисленныевоенные марши  появившиеся  в разных странах  в периоды военных действий  илизавоеваний.

Но не только государственноеустройство влияло на музыку. Исторически складываясь на основе народноготворчества в соответствии с закономерностями

эволюции тех или иных этнических групп, музыкальная культура  разных народов приобрела специфическиечерты, которые не позволят нам спутать Шотландские мотивы  с  ритмами  Африки.

 По прошествии многих веков человечество накопило богатейшую коллекцию музыкального наследия  и  возниклановая проблема: как не растерять все музыкальные достижения, созданные  затакой большой промежуток времени. 

 На помощь пришлазвукозапись…

И  поставила  новые задачи: каким образом передать все тонкости тембров, баланс источников звука, оградитьот шумов и многое, многое  другое.

Безусловно,  помощь прирешении этих задач приходит от электроники.

В Москве ежегодно в стенах Московского  технического университета техники и связи  проходит выставка подназванием  “Российский  High-End”. На выставке

представляются акустическиекомпоненты   высшего класса, многие из которых  действительно оригинальны поисполнению и  близки по звучанию к живому исполнению.

 Новые технологии  такжерасширили  сферу использования звука: радио и телевизионное вещание. Расширилсякруг музыкальных инструментов,  появились их электронные аналоги. 

В результате всего вышесказанного, возникла  потребность в новой профессии .

 Потребность вспециалистах,   работающих  над качеством  передачи  исполняемого звука     взаписи.

Уметь услышать самому иправильно передать, донести  до слушателей  музыкальную красоту, идейноесодержание да и любую звуковую информацию

должен уметь звукорежиссер.

Это далеко не все, только малый круг задач,   который стоит перед специалистом в области звукопередачи,но он представляет большой интерес, имеет в будущем большие перспективы, определяет широчайшее применение. Ведь звуком пользуются все.  Цивилизациядостигла такого уровня, что  невозможно себе представить  жизнь без участиязвука.

   Звук это часть нашейжизни.  Звуком занимается   наука,  его используют в новых технологиях. Общественная культура  находит в звуке и философию,  и  искуство и  знания, игармоничное развитие человеческой личности.

www.ronl.ru

Смотрите также

• 
  Реферат фрейд
• 
  Реферат ветеринария
• 
  Реферат конкурентоспособность
• 
  Протокол реферат
• 
  Реферат икт
• 
  Реферат водоснабжение
• 
  Реферат вступление
• 
  Читать реферат
• 
  Гос реферат
• 
  Реферат железо
• 
  Реферат корни