Ang araling ito ay sumasaklaw sa paksang “Sound Waves”. Sa araling ito ay magpapatuloy tayo sa pag-aaral ng acoustics. Una, ulitin natin ang kahulugan ng mga sound wave, pagkatapos ay isaalang-alang ang kanilang mga saklaw ng dalas at pamilyar sa konsepto ng ultrasonic at infrasonic wave. Tatalakayin din natin ang mga katangian ng sound wave sa iba't ibang media at alamin kung ano ang mga katangian nito. .

Mga sound wave - ang mga ito ay mga mekanikal na panginginig ng boses na, kumakalat at nakikipag-ugnayan sa organ ng pandinig, ay nakikita ng isang tao (Larawan 1).

kanin. 1. Sound wave

Ang sangay ng pisika na tumatalakay sa mga alon na ito ay tinatawag na acoustics. Ang propesyon ng mga taong sikat na tinatawag na "tagapakinig" ay mga acoustician. Ang sound wave ay isang alon na nagpapalaganap sa isang elastic medium, ito ay isang longitudinal wave, at kapag ito ay lumaganap sa isang elastic na medium, ang compression at discharge ay kahalili. Ito ay ipinapadala sa paglipas ng panahon sa isang distansya (Larawan 2).

kanin. 2. Pagpapalaganap ng sound wave

Kasama sa mga sound wave ang mga vibrations na nangyayari na may dalas mula 20 hanggang 20,000 Hz. Para sa mga frequency na ito ang kaukulang wavelength ay 17 m (para sa 20 Hz) at 17 mm (para sa 20,000 Hz). Ang hanay na ito ay tatawaging naririnig na tunog. Ang mga wavelength na ito ay ibinibigay para sa hangin, ang bilis ng tunog kung saan ay katumbas ng .

Mayroon ding mga hanay na nakikitungo sa mga acoustician - infrasonic at ultrasonic. Ang infrasonic ay ang mga may frequency na mas mababa sa 20 Hz. At ang mga ultrasonic ay ang mga may dalas na higit sa 20,000 Hz (Larawan 3).

kanin. 3. Mga hanay ng sound wave

Ang bawat edukadong tao ay dapat na pamilyar sa hanay ng dalas ng mga sound wave at alam na kung pupunta siya para sa isang ultrasound, ang larawan sa screen ng computer ay gagawin na may dalas na higit sa 20,000 Hz.

Ultrasound – Ito ay mga mekanikal na alon na katulad ng mga sound wave, ngunit may dalas mula 20 kHz hanggang isang bilyong hertz.

Ang mga alon na may dalas na higit sa isang bilyong hertz ay tinatawag hypersound.

Ang ultratunog ay ginagamit upang makita ang mga depekto sa mga bahagi ng cast. Ang isang stream ng maikling ultrasonic signal ay nakadirekta sa bahaging sinusuri. Sa mga lugar kung saan walang mga depekto, ang mga signal ay dumadaan sa bahagi nang hindi nakarehistro ng receiver.

Kung mayroong isang crack, isang air cavity o iba pang inhomogeneity sa bahagi, pagkatapos ay ang ultrasonic signal ay makikita mula dito at, bumabalik, pumapasok sa receiver. Ang pamamaraang ito ay tinatawag na ultrasonic flaw detection.

Ang iba pang mga halimbawa ng mga aplikasyon ng ultrasound ay mga ultrasound machine, ultrasound machine, ultrasound therapy.

Infrasound – mga mekanikal na alon na katulad ng mga sound wave, ngunit may dalas na mas mababa sa 20 Hz. Hindi sila nakikita ng tainga ng tao.

Ang mga likas na pinagmumulan ng mga infrasound wave ay mga bagyo, tsunami, lindol, bagyo, pagsabog ng bulkan, at pagkidlat.

Ang infrasound ay isa ring mahalagang alon na ginagamit upang i-vibrate ang ibabaw (halimbawa, upang sirain ang ilang malalaking bagay). Inilunsad namin ang infrasound sa lupa - at nasira ang lupa. Saan ito ginagamit? Halimbawa, sa mga minahan ng brilyante, kung saan kumukuha sila ng mineral na naglalaman ng mga bahagi ng brilyante at dinurog ito sa maliliit na particle upang mahanap ang mga inklusyong brilyante na ito (Fig. 4).

kanin. 4. Paglalapat ng infrasound

Ang bilis ng tunog ay depende sa mga kondisyon ng kapaligiran at temperatura (Larawan 5).

kanin. 5. Bilis ng pagpapalaganap ng sound wave sa iba't ibang media

Pakitandaan: sa hangin ang bilis ng tunog sa ay katumbas ng , at sa , ang bilis ay tumataas ng . Kung ikaw ay isang mananaliksik, kung gayon ang kaalamang ito ay maaaring maging kapaki-pakinabang sa iyo. Maaari ka ring magkaroon ng ilang uri ng sensor ng temperatura na magre-record ng mga pagkakaiba sa temperatura sa pamamagitan ng pagpapalit ng bilis ng tunog sa medium. Alam na natin na kung mas siksik ang daluyan, mas seryoso ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga particle ng daluyan, mas mabilis na kumakalat ang alon. Sa huling talata tinalakay natin ito gamit ang halimbawa ng tuyo na hangin at basa-basa na hangin. Para sa tubig, ang bilis ng pagpapalaganap ng tunog ay . Kung lumikha ka ng isang sound wave (kumatok sa isang tuning fork), kung gayon ang bilis ng pagpapalaganap nito sa tubig ay magiging 4 na beses na mas malaki kaysa sa hangin. Sa pamamagitan ng tubig, ang impormasyon ay aabot ng 4 na beses na mas mabilis kaysa sa pamamagitan ng hangin. At sa bakal ay mas mabilis pa: (Larawan 6).

kanin. 6. Bilis ng pagpapalaganap ng sound wave

Alam mo mula sa mga epiko na ginamit ni Ilya Muromets (at lahat ng mga bayani at ordinaryong mga Ruso at mga lalaki mula sa Gaidar's RVS) ay gumamit ng isang napaka-kagiliw-giliw na paraan ng pag-detect ng isang bagay na papalapit, ngunit malayo pa rin. Ang tunog na ginagawa nito kapag gumagalaw ay hindi pa naririnig. Naririnig siya ni Ilya Muromets, habang ang kanyang tainga sa lupa. Bakit? Dahil ang tunog ay ipinapadala sa solidong lupa sa mas mataas na bilis, na nangangahulugan na ito ay makakarating sa tainga ni Ilya Muromets nang mas mabilis, at magagawa niyang maghanda upang matugunan ang kaaway.

Ang pinaka-kagiliw-giliw na sound wave ay mga musikal na tunog at ingay. Anong mga bagay ang maaaring lumikha ng mga sound wave? Kung kukuha tayo ng pinagmumulan ng alon at isang nababanat na daluyan, kung gagawin nating magkatugma ang pinagmulan ng tunog, magkakaroon tayo ng isang kahanga-hangang alon ng tunog, na tatawaging tunog ng musika. Ang mga pinagmumulan ng mga sound wave ay maaaring, halimbawa, ang mga string ng isang gitara o piano. Ito ay maaaring isang sound wave na nilikha sa air gap ng isang pipe (organ o pipe). Mula sa mga aralin sa musika alam mo ang mga tala: do, re, mi, fa, sol, la, si. Sa acoustics, tinatawag silang mga tono (Larawan 7).

kanin. 7. Mga tono ng musika

Ang lahat ng mga bagay na maaaring gumawa ng mga tono ay magkakaroon ng mga tampok. Paano sila nagkaiba? Magkaiba sila sa wavelength at frequency. Kung ang mga sound wave na ito ay hindi nilikha ng magkakasuwato na tunog ng mga katawan o hindi konektado sa isang uri ng karaniwang piraso ng orkestra, kung gayon ang ganoong dami ng mga tunog ay tatawaging ingay.

ingay- mga random na oscillations ng iba't ibang pisikal na kalikasan, na nailalarawan sa pagiging kumplikado ng kanilang temporal at spectral na istraktura. Ang konsepto ng ingay ay parehong domestic at pisikal, halos magkapareho sila, at samakatuwid ay ipinakilala namin ito bilang isang hiwalay na mahalagang bagay ng pagsasaalang-alang.

Lumipat tayo sa mga quantitative na pagtatantya ng mga sound wave. Ano ang mga katangian ng musical sound waves? Eksklusibong nalalapat ang mga katangiang ito sa mga harmonic sound vibrations. Kaya, Lakas ng tunog. Paano tinutukoy ang dami ng tunog? Isaalang-alang natin ang pagpapalaganap ng sound wave sa oras o ang mga oscillations ng pinagmulan ng sound wave (Fig. 8).

kanin. 8. Dami ng tunog

Kasabay nito, kung hindi kami nagdagdag ng maraming tunog sa system (halimbawa, pinindot namin nang tahimik ang isang piano key), magkakaroon ng tahimik na tunog. Kung malakas nating itinataas ang ating kamay, nagiging sanhi tayo ng tunog na ito sa pamamagitan ng pagpindot sa susi, nakakakuha tayo ng malakas na tunog. Ano ang nakasalalay dito? Ang isang tahimik na tunog ay may mas maliit na vibration amplitude kaysa sa isang malakas na tunog.

Ang susunod na mahalagang katangian ng musikal na tunog at anumang iba pang tunog ay taas. Saan nakasalalay ang pitch ng tunog? Ang taas ay depende sa dalas. Maaari nating gawing madalas na mag-oscillate ang source, o maaari nating gawin itong mag-oscillate nang hindi masyadong mabilis (iyon ay, magsagawa ng mas kaunting mga oscillations bawat yunit ng oras). Isaalang-alang natin ang time sweep ng mataas at mababang tunog ng parehong amplitude (Larawan 9).

kanin. 9. Pitch

Isang kawili-wiling konklusyon ang maaaring iguguhit. Kung ang isang tao ay kumakanta sa isang bass na boses, kung gayon ang kanyang pinagmumulan ng tunog (ang vocal cord) ay nagvibrate ng ilang beses na mas mabagal kaysa sa isang taong kumakanta ng soprano. Sa pangalawang kaso, ang mga vocal cord ay nag-vibrate nang mas madalas, at samakatuwid ay mas madalas na nagiging sanhi ng mga bulsa ng compression at discharge sa pagpapalaganap ng alon.

May isa pang kawili-wiling katangian ng sound wave na hindi pinag-aaralan ng mga physicist. Ito timbre. Alam mo at madaling makilala ang parehong piraso ng musika na ginanap sa isang balalaika o cello. Paano naiiba ang mga tunog na ito o ang pagganap na ito? Sa simula ng eksperimento, hiniling namin sa mga taong gumagawa ng mga tunog na gawin ang mga ito ng humigit-kumulang sa parehong amplitude, upang ang volume ng tunog ay pareho. Ito ay tulad ng sa kaso ng isang orkestra: kung hindi na kailangang i-highlight ang anumang instrumento, lahat ay tumutugtog ng halos pareho, sa parehong lakas. Kaya iba ang timbre ng balalaika at cello. Kung iguguhit natin ang tunog na ginawa mula sa isang instrumento mula sa isa pa gamit ang mga diagram, magiging pareho sila. Ngunit madali mong makilala ang mga instrumentong ito sa pamamagitan ng kanilang tunog.

Isa pang halimbawa ng kahalagahan ng timbre. Isipin ang dalawang mang-aawit na nagtapos sa parehong unibersidad ng musika na may parehong mga guro. Pare-pareho silang nag-aral, na may mga straight A. Para sa ilang kadahilanan, ang isa ay naging isang natatanging tagapalabas, habang ang isa ay hindi nasisiyahan sa kanyang karera sa buong buhay niya. Sa katunayan, ito ay natutukoy lamang sa pamamagitan ng kanilang instrumento, na nagiging sanhi ng vocal vibrations sa kapaligiran, ibig sabihin, ang kanilang mga boses ay naiiba sa timbre.

Bibliograpiya

1. Sokolovich Yu.A., Bogdanova G.S. Physics: isang sangguniang libro na may mga halimbawa ng paglutas ng problema. - 2nd edition repartition. - X.: Vesta: publishing house "Ranok", 2005. - 464 p.
2. Peryshkin A.V., Gutnik E.M., Physics. Ika-9 na baitang: aklat-aralin para sa pangkalahatang edukasyon. mga institusyon/A.V. Peryshkin, E.M. Gutnik. - ika-14 na ed., stereotype. - M.: Bustard, 2009. - 300 p.

1. Internet portal "eduspb.com" ()
2. Internet portal “msk.edu.ua” ()
3. Internet portal na “class-fizika.narod.ru” ()

Takdang aralin

1. Paano naglalakbay ang tunog? Ano ang maaaring pinagmulan ng tunog?
2. Maaari bang maglakbay ang tunog sa kalawakan?
3. Ang bawat alon ba na umaabot sa organ ng pandinig ng isang tao ay napapansin niya?

Sa malalayong distansya, ang enerhiya ng tunog ay naglalakbay lamang sa banayad na mga sinag na hindi dumadampi sa sahig ng karagatan sa buong landas. Sa kasong ito, ang limitasyon na ipinataw ng kapaligiran sa hanay ng pagpapalaganap ng tunog ay ang pagsipsip nito sa tubig dagat. Ang pangunahing mekanismo ng pagsipsip ay nauugnay sa mga proseso ng pagpapahinga na sinasamahan ng kaguluhan ng isang acoustic wave ng thermodynamic equilibrium sa pagitan ng mga ion at molekula ng mga asing-gamot na natunaw sa tubig. Dapat pansinin na ang pangunahing papel sa pagsipsip sa isang malawak na hanay ng mga frequency ng tunog ay kabilang sa magnesium sulfur salt MgSO4, bagaman sa porsyento ng mga tuntunin ang nilalaman nito sa tubig dagat ay napakaliit - halos 10 beses na mas mababa kaysa, halimbawa, NaCl rock salt , na gayunpaman ay hindi gumaganap ng anumang mahalagang papel sa pagsipsip ng tunog.

Ang pagsipsip sa tubig ng dagat, sa pangkalahatan, ay mas malaki kung mas mataas ang dalas ng tunog. Sa mga frequency mula 3-5 hanggang sa hindi bababa sa 100 kHz, kung saan nangingibabaw ang mekanismo sa itaas, ang pagsipsip ay proporsyonal sa dalas sa kapangyarihan na humigit-kumulang 3/2. Sa mas mababang mga frequency, ang isang bagong mekanismo ng pagsipsip ay isinaaktibo (maaaring dahil sa pagkakaroon ng mga boron salts sa tubig), na nagiging lalong kapansin-pansin sa hanay ng daan-daang hertz; dito ang antas ng pagsipsip ay maanomalyang mataas at bumabagsak nang mas mabagal sa pagbaba ng dalas.

Upang mas malinaw na isipin ang dami ng mga katangian ng pagsipsip sa tubig ng dagat, tandaan namin na dahil sa epekto na ito, ang tunog na may dalas na 100 Hz ay ​​pinahina ng 10 beses sa isang landas na 10 libong km, at may dalas na 10 kHz - sa isang layo na 10 km lamang (Larawan 2). Kaya, ang mga low-frequency na sound wave lamang ang maaaring gamitin para sa malayuang komunikasyon sa ilalim ng dagat, malayuang pagtuklas ng mga hadlang sa ilalim ng tubig, atbp.

Figure 2 - Mga distansya kung saan ang mga tunog ng iba't ibang frequency ay humihina ng 10 beses kapag nagpapalaganap sa tubig dagat.

Sa rehiyon ng mga naririnig na tunog para sa saklaw ng dalas na 20-2000 Hz, ang saklaw ng pagpapalaganap ng mga medium-intensity na tunog sa ilalim ng tubig ay umabot sa 15-20 km, at sa rehiyon ng ultrasound - 3-5 km.

Batay sa mga halaga ng pagpapalambing ng tunog na sinusunod sa mga kondisyon ng laboratoryo sa maliliit na dami ng tubig, inaasahan ng isa ang mas malaking saklaw. Gayunpaman, sa ilalim ng mga natural na kondisyon, bilang karagdagan sa pagpapalambing na dulot ng mga katangian ng tubig mismo (ang tinatawag na viscous attenuation), ang pagkalat at pagsipsip nito ng iba't ibang inhomogeneities ng medium ay nakakaapekto rin dito.

Ang repraksyon ng tunog, o kurbada ng landas ng isang sound beam, ay sanhi ng heterogeneity sa mga katangian ng tubig, higit sa lahat patayo, dahil sa tatlong pangunahing dahilan: mga pagbabago sa hydrostatic pressure na may lalim, mga pagbabago sa kaasinan at mga pagbabago sa temperatura dahil sa hindi pantay. pag-init ng masa ng tubig sa pamamagitan ng sinag ng araw. Bilang resulta ng pinagsamang epekto ng mga kadahilanang ito, ang bilis ng pagpapalaganap ng tunog, na humigit-kumulang 1450 m/sec para sa sariwang tubig at humigit-kumulang 1500 m/sec para sa tubig dagat, nagbabago nang may lalim, at ang batas ng pagbabago ay nakasalalay sa oras. ng taon, oras ng araw, lalim ng reservoir at ilang iba pang dahilan. . Ang mga sound ray na umuusbong mula sa pinagmulan sa isang tiyak na anggulo hanggang sa abot-tanaw ay nakabaluktot, at ang direksyon ng liko ay nakasalalay sa pamamahagi ng mga bilis ng tunog sa daluyan. Sa tag-araw, kapag ang mga itaas na layer ay mas mainit kaysa sa mga mas mababa, ang mga sinag ay yumuko pababa at kadalasang makikita mula sa ibaba, na nawawala ang isang makabuluhang bahagi ng kanilang enerhiya. Sa kabaligtaran, sa taglamig, kapag ang mas mababang mga layer ng tubig ay nagpapanatili ng kanilang temperatura, habang ang mga itaas na layer ay lumalamig, ang mga sinag ay yumuko pataas at sumasailalim sa maraming mga pagmuni-muni mula sa ibabaw ng tubig, kung saan mas kaunting enerhiya ang nawawala. Samakatuwid, sa taglamig ang saklaw ng pagpapalaganap ng tunog ay mas malaki kaysa sa tag-araw. Dahil sa repraksyon, tinatawag na mga dead zone, ibig sabihin, mga lugar na malapit sa pinanggalingan kung saan walang naririnig.

Ang pagkakaroon ng repraksyon, gayunpaman, ay maaaring humantong sa isang pagtaas sa hanay ng pagpapalaganap ng tunog - ang kababalaghan ng ultra-long-range na pagpapalaganap ng mga tunog sa ilalim ng tubig. Sa ilang lalim sa ibaba ng ibabaw ng tubig ay may isang layer kung saan ang tunog ay naglalakbay sa pinakamababang bilis; Sa itaas ng lalim na ito, ang bilis ng pagtaas ng tunog dahil sa pagtaas ng temperatura, at sa ibaba ng lalim na ito, dahil sa pagtaas ng hydrostatic pressure na may lalim. Ang layer na ito ay isang uri ng underwater sound channel. Ang isang sinag na lumihis mula sa axis ng channel pataas o pababa, dahil sa repraksyon, ay palaging bumabalik dito. Kung ilalagay mo ang pinagmulan at receiver ng tunog sa layer na ito, kahit na ang mga tunog ng katamtamang intensity (halimbawa, mga pagsabog ng maliliit na singil na 1-2 kg) ay maaaring maitala sa mga distansyang daan-daan at libu-libong km. Ang isang makabuluhang pagtaas sa saklaw ng pagpapalaganap ng tunog sa pagkakaroon ng isang channel ng tunog sa ilalim ng tubig ay maaaring maobserbahan kapag ang pinagmulan ng tunog at receiver ay matatagpuan hindi kinakailangang malapit sa axis ng channel, ngunit, halimbawa, malapit sa ibabaw. Sa kasong ito, ang mga sinag, na nagre-refracte pababa, ay pumapasok sa mga malalim na patong ng dagat, kung saan sila ay pinalihis paitaas at lalabas muli sa ibabaw sa layo na ilang sampu-sampung kilometro mula sa pinagmulan. Susunod, ang pattern ng pagpapalaganap ng ray ay paulit-ulit at bilang isang resulta ng isang pagkakasunud-sunod ng tinatawag na mga sinag ay nabuo. pangalawang iluminado zone, na karaniwang sinusubaybayan sa mga distansya ng ilang daang km.

Ang pagpapalaganap ng mga tunog na may mataas na dalas, sa partikular na mga ultrasound, kapag ang mga wavelength ay napakaliit, ay naiimpluwensyahan ng maliliit na inhomogeneities na karaniwang matatagpuan sa mga natural na anyong tubig: mga mikroorganismo, mga bula ng gas, atbp. Ang mga inhomogeneities na ito ay kumikilos sa dalawang paraan: sinisipsip at ikinakalat nila ang enerhiya ng mga sound wave. Bilang resulta, habang tumataas ang dalas ng mga vibrations ng tunog, bumababa ang saklaw ng kanilang pagpapalaganap. Ang epekto na ito ay lalong kapansin-pansin sa ibabaw na layer ng tubig, kung saan mayroong karamihan sa mga inhomogeneities. Ang pagkakalat ng tunog sa pamamagitan ng inhomogeneities, pati na rin ang hindi pantay na ibabaw ng tubig at ilalim, ay nagdudulot ng hindi pangkaraniwang bagay ng underwater reverberation, na sinasamahan ng pagpapadala ng sound impulse: sound waves, na sumasalamin mula sa isang set ng inhomogeneities at merge, na nagbubunga ng isang pagpapahaba ng salpok ng tunog, na nagpapatuloy pagkatapos nito, katulad ng reverberation na naobserbahan sa mga nakapaloob na espasyo. Ang underwater reverberation ay isang medyo makabuluhang interference para sa isang bilang ng mga praktikal na aplikasyon ng hydroacoustics, lalo na para sa sonar.

Ang saklaw ng pagpapalaganap ng mga tunog sa ilalim ng tubig ay limitado rin ng tinatawag na. sariling ingay ng dagat, na may dalawahang pinanggalingan. Ang ilan sa mga ingay ay nagmumula sa epekto ng mga alon sa ibabaw ng tubig, mula sa sea surf, mula sa ingay ng mga gumugulong na mga bato, atbp. Ang iba pang bahagi ay may kaugnayan sa marine fauna; Kabilang dito ang mga tunog na ginawa ng mga isda at iba pang mga hayop sa dagat.

Kabilang sa mga pangunahing batas ng pagpapalaganap ng tunog ang mga batas ng pagmuni-muni at repraksyon nito sa mga hangganan ng iba't ibang media, gayundin ang diffraction ng tunog at pagkalat nito sa pagkakaroon ng mga hadlang at inhomogeneities sa medium at sa mga interface sa pagitan ng media.

Ang saklaw ng pagpapalaganap ng tunog ay naiimpluwensyahan ng sound absorption factor, iyon ay, ang hindi maibabalik na paglipat ng enerhiya ng sound wave sa iba pang mga uri ng enerhiya, sa partikular na init. Ang isang mahalagang kadahilanan ay din ang direksyon ng radiation at ang bilis ng pagpapalaganap ng tunog, na nakasalalay sa daluyan at partikular na estado nito.

Mula sa pinagmulan ng tunog, ang mga acoustic wave ay kumakalat sa lahat ng direksyon. Kung ang isang sound wave ay dumaan sa isang medyo maliit na butas, pagkatapos ay kumakalat ito sa lahat ng direksyon, at hindi naglalakbay sa isang direktang sinag. Halimbawa, ang mga tunog ng kalye na tumatagos sa isang bukas na bintana patungo sa isang silid ay maririnig sa lahat ng mga punto, at hindi lamang sa tapat ng bintana.

Ang likas na katangian ng pagpapalaganap ng mga sound wave na malapit sa isang balakid ay nakasalalay sa ugnayan sa pagitan ng laki ng balakid at ang haba ng daluyong. Kung ang laki ng balakid ay maliit kumpara sa haba ng daluyong, kung gayon ang alon ay dumadaloy sa paligid ng balakid na ito, na kumakalat sa lahat ng direksyon.

Ang mga alon ng tunog, na tumagos mula sa isang daluyan patungo sa isa pa, ay lumihis mula sa kanilang orihinal na direksyon, iyon ay, sila ay na-refracted. Ang anggulo ng repraksyon ay maaaring mas malaki o mas mababa kaysa sa anggulo ng saklaw. Ito ay depende sa kung aling medium ang tunog ay tumagos kung saan. Kung ang bilis ng tunog sa pangalawang daluyan ay mas malaki, kung gayon ang anggulo ng repraksyon ay magiging mas malaki kaysa sa anggulo ng saklaw, at kabaliktaran.

Kapag nakakatugon sa isang balakid sa kanilang daan, ang mga sound wave ay makikita mula dito ayon sa isang mahigpit na tinukoy na panuntunan - ang anggulo ng pagmuni-muni ay katumbas ng anggulo ng saklaw - ang konsepto ng echo ay konektado dito. Kung ang tunog ay makikita mula sa ilang mga ibabaw sa iba't ibang mga distansya, maraming mga dayandang ang magaganap.

Ang tunog ay naglalakbay sa anyo ng isang diverging spherical wave na pumupuno sa mas malaking volume. Habang tumataas ang distansya, humihina ang mga vibrations ng mga particle ng medium at nawawala ang tunog. Ito ay kilala na upang madagdagan ang saklaw ng paghahatid, ang tunog ay dapat na puro sa isang naibigay na direksyon. Kapag gusto natin, halimbawa, na marinig, inilalagay natin ang ating mga palad sa ating mga bibig o gumagamit ng megaphone.

Ang diffraction, iyon ay, ang baluktot ng mga sound ray, ay may malaking impluwensya sa hanay ng pagpapalaganap ng tunog. Kung mas heterogenous ang medium, mas baluktot ang sound beam at, nang naaayon, mas maikli ang sound propagation range.

Pagpapalaganap ng tunog

Ang mga sound wave ay maaaring maglakbay sa hangin, gas, likido at solido. Ang mga alon ay hindi lumilitaw sa walang hangin na espasyo. Madali itong i-verify mula sa simpleng karanasan. Kung ang isang electric bell ay inilagay sa ilalim ng isang airtight cap kung saan ang hangin ay inilikas, hindi kami makakarinig ng anumang tunog. Ngunit sa sandaling mapuno ng hangin ang takip, isang tunog ang nangyayari.

Ang bilis ng pagpapalaganap ng oscillatory motions mula sa particle hanggang particle ay depende sa medium. Noong sinaunang panahon, inilagay ng mga mandirigma ang kanilang mga tainga sa lupa at sa gayon ay nakita ang mga kabalyero ng kalaban nang mas maaga kaysa sa hitsura nito. At ang sikat na siyentipiko na si Leonardo da Vinci ay sumulat noong ika-15 siglo: "Kung ikaw, sa dagat, ibababa ang butas ng isang tubo sa tubig, at ilagay ang kabilang dulo nito sa iyong tainga, maririnig mo ang ingay ng mga barko. malayo sayo."

Ang bilis ng tunog sa hangin ay unang nasukat noong ika-17 siglo ng Milan Academy of Sciences. Ang isang kanyon ay na-install sa isa sa mga burol, at isang poste ng pagmamasid ay matatagpuan sa kabilang banda. Ang oras ay naitala pareho sa sandali ng pagbaril (sa pamamagitan ng flash) at sa sandaling natanggap ang tunog. Batay sa distansya sa pagitan ng observation point at ng baril at ang oras ng pinagmulan ng signal, ang bilis ng pagpapalaganap ng tunog ay hindi na mahirap kalkulahin. Ito ay naging katumbas ng 330 metro bawat segundo.

Ang bilis ng tunog sa tubig ay unang nasukat noong 1827 sa Lake Geneva. Ang dalawang bangka ay matatagpuan 13,847 metro ang layo mula sa isa't isa. Sa una, isang kampanilya ang isinabit sa ilalim, at sa pangalawa, isang simpleng hydrophone (sungay) ang ibinaba sa tubig. Sa unang bangka, sinunog ang pulbura kasabay ng pagtunog ng kampana; sa pangalawa, sinimulan ng tagamasid ang stopwatch sa sandali ng flash at nagsimulang maghintay para dumating ang sound signal mula sa kampana. Ito ay lumabas na ang tunog ay naglalakbay nang higit sa 4 na beses na mas mabilis sa tubig kaysa sa hangin, i.e. sa bilis na 1450 metro bawat segundo.

Bilis ng tunog

Kung mas mataas ang pagkalastiko ng daluyan, mas malaki ang bilis: sa goma 50, sa hangin 330, sa tubig 1450, at sa bakal - 5000 metro bawat segundo. Kung kami, na nasa Moscow, ay maaaring sumigaw nang napakalakas na ang tunog ay umabot sa St. sa loob ng dalawang minuto.

Ang bilis ng pagpapalaganap ng tunog ay naiimpluwensyahan ng estado ng parehong daluyan. Kapag sinabi natin na ang tunog ay naglalakbay sa tubig sa bilis na 1450 metro bawat segundo, hindi ito nangangahulugan na sa anumang tubig at sa ilalim ng anumang mga kondisyon. Sa pagtaas ng temperatura at kaasinan ng tubig, pati na rin sa pagtaas ng lalim, at samakatuwid ay hydrostatic pressure, ang bilis ng pagtaas ng tunog. O kunin natin ang bakal. Dito, din, ang bilis ng tunog ay nakasalalay sa parehong temperatura at kalidad na komposisyon ng bakal: kung mas maraming carbon ang nilalaman nito, mas mahirap ito, at mas mabilis na naglalakbay ang tunog dito.

Kapag nakatagpo sila ng isang balakid sa kanilang paglalakbay, ang mga sound wave ay makikita mula dito ayon sa isang mahigpit na tinukoy na panuntunan: ang anggulo ng pagmuni-muni ay katumbas ng anggulo ng saklaw. Ang mga sound wave na nagmumula sa hangin ay halos ganap na masasalamin paitaas mula sa ibabaw ng tubig, at ang mga sound wave na nagmumula sa isang pinagmumulan na matatagpuan sa tubig ay makikita pababa mula dito.

Ang mga sound wave, na tumagos mula sa isang daluyan patungo sa isa pa, ay lumihis mula sa kanilang orihinal na posisyon, i.e. repraksyon. Ang anggulo ng repraksyon ay maaaring mas malaki o mas mababa kaysa sa anggulo ng saklaw. Depende ito sa kung anong medium ang tumatagos sa tunog. Kung ang bilis ng tunog sa pangalawang daluyan ay mas malaki kaysa sa una, kung gayon ang anggulo ng repraksyon ay magiging mas malaki kaysa sa anggulo ng saklaw at vice versa.

Sa himpapawid, ang mga sound wave ay nagpapalaganap sa anyo ng isang diverging spherical wave, na pumupuno ng mas malaking volume, habang ang mga particle vibrations na dulot ng mga pinagmumulan ng tunog ay ipinapadala sa mass ng hangin. Gayunpaman, habang tumataas ang distansya, humihina ang mga vibrations ng mga particle. Ito ay kilala na upang madagdagan ang saklaw ng paghahatid, ang tunog ay dapat na puro sa isang naibigay na direksyon. Kapag gusto nating marinig ng mabuti, ilalagay natin ang ating mga palad sa ating mga bibig o gumamit ng megaphone. Sa kasong ito, ang tunog ay mas mababawasan, at ang mga sound wave ay lalakbay pa.

Habang tumataas ang kapal ng pader, tumataas ang soundlocation sa mababang mid-frequency, ngunit ang "insidious" coincidence resonance, na nagiging sanhi ng strangulation ng soundlocation, ay nagsisimulang magpakita mismo sa mas mababang frequency at sumasaklaw sa mas malawak na lugar.

Alam natin na ang tunog ay naglalakbay sa hangin. Kaya naman maririnig natin. Walang mga tunog na maaaring umiral sa isang vacuum. Ngunit kung ang tunog ay naipapasa sa pamamagitan ng hangin, dahil sa interaksyon ng mga particle nito, hindi rin ba ito maililipat ng ibang mga sangkap? Will.

Pagpapalaganap at bilis ng tunog sa iba't ibang media

Ang tunog ay hindi lamang ipinapadala sa pamamagitan ng hangin. Marahil alam ng lahat na kung idikit mo ang iyong tainga sa dingding, maririnig mo ang mga pag-uusap sa susunod na silid. Sa kasong ito, ang tunog ay ipinadala sa pamamagitan ng dingding. Ang mga tunog ay naglalakbay sa tubig at iba pang media. Bukod dito, ang pagpapalaganap ng tunog ay nangyayari sa iba't ibang mga kapaligiran. Nag-iiba ang bilis ng tunog depende sa sangkap.

Nakakapagtataka na ang bilis ng tunog sa tubig ay halos apat na beses na mas mataas kaysa sa hangin. Ibig sabihin, "mas mabilis" ang naririnig ng isda kaysa sa atin. Sa mga metal at salamin, ang tunog ay naglalakbay nang mas mabilis. Ito ay dahil ang tunog ay isang vibration ng isang medium, at ang mga sound wave ay naglalakbay nang mas mabilis sa mas mahusay na conductive media.

Ang density at conductivity ng tubig ay mas malaki kaysa sa hangin, ngunit mas mababa kaysa sa metal. Alinsunod dito, iba ang ipinadala ng tunog. Kapag lumilipat mula sa isang daluyan patungo sa isa pa, nagbabago ang bilis ng tunog.

Ang haba ng sound wave ay nagbabago rin habang ito ay dumadaan mula sa isang daluyan patungo sa isa pa. Tanging ang dalas nito ay nananatiling pareho. Ngunit ito mismo ang dahilan kung bakit malalaman natin kung sino ang eksaktong nagsasalita kahit sa pamamagitan ng dingding.

Dahil ang tunog ay vibrations, lahat ng batas at formula para sa vibrations at waves ay naaangkop sa sound vibrations. Kapag kinakalkula ang bilis ng tunog sa hangin, dapat ding isaalang-alang na ang bilis na ito ay nakasalalay sa temperatura ng hangin. Habang tumataas ang temperatura, tumataas ang bilis ng pagpapalaganap ng tunog. Sa normal na kondisyon, ang bilis ng tunog sa hangin ay 340,344 m/s.

Mga sound wave

Ang mga sound wave, gaya ng kilala mula sa physics, ay nagpapalaganap sa elastic media. Ito ang dahilan kung bakit ang mga tunog ay mahusay na naipapasa ng lupa. Sa pamamagitan ng paglalagay ng iyong tainga sa lupa, maririnig mo ang tunog ng mga yabag, mga clattering hooves, at iba pa mula sa malayo.

Bilang isang bata, lahat ay malamang na masaya na ilagay ang kanilang mga tainga sa riles. Ang tunog ng mga gulong ng tren ay ipinapadala sa kahabaan ng riles sa loob ng ilang kilometro. Upang lumikha ng reverse sound absorption effect, ginagamit ang malambot at porous na mga materyales.

Halimbawa, upang maprotektahan ang isang silid mula sa mga kakaibang tunog, o, sa kabaligtaran, upang maiwasan ang mga tunog na tumakas mula sa silid patungo sa labas, ang silid ay ginagamot at hindi tinatablan ng tunog. Ang mga dingding, sahig at kisame ay natatakpan ng mga espesyal na materyales batay sa foamed polymers. Sa ganoong tapiserya lahat ng mga tunog ay mabilis na nawawala.

Ang tunog ay isa sa mga bahagi ng ating buhay, at naririnig ito ng mga tao kahit saan. Upang isaalang-alang ang hindi pangkaraniwang bagay na ito nang mas detalyado, kailangan muna nating maunawaan ang konsepto mismo. Upang gawin ito, kailangan mong bumaling sa encyclopedia, kung saan nakasulat na "ang tunog ay mga nababanat na alon na nagpapalaganap sa ilang nababanat na daluyan at lumilikha ng mga mekanikal na panginginig ng boses dito." Sa mas simpleng termino, ito ay mga naririnig na vibrations sa anumang kapaligiran. Ang mga pangunahing katangian ng tunog ay nakasalalay sa kung ano ito. Una sa lahat, ang bilis ng pagpapalaganap, halimbawa, sa tubig ay naiiba sa iba pang mga kapaligiran.

Ang anumang tunog analogue ay may ilang mga katangian (pisikal na katangian) at mga katangian (pagsalamin ng mga katangiang ito sa mga sensasyon ng tao). Halimbawa, tagal-tagal, frequency-pitch, komposisyon-timbre, at iba pa.

Ang bilis ng tunog sa tubig ay mas mataas kaysa, sabihin nating, sa hangin. Dahil dito, mas mabilis itong kumakalat at higit na naririnig. Nangyayari ito dahil sa mataas na molecular density ng aquatic environment. Ito ay 800 beses na mas siksik kaysa sa hangin at bakal. Ito ay sumusunod na ang pagpapalaganap ng tunog ay higit na nakasalalay sa daluyan. Tingnan natin ang mga tiyak na numero. Kaya, ang bilis ng tunog sa tubig ay 1430 m / s, sa hangin - 331.5 m / s.

Ang tunog na mababa ang dalas, halimbawa, ang ingay na ginawa ng makina ng tumatakbong barko, ay palaging naririnig nang medyo mas maaga kaysa sa paglitaw ng barko sa visual range. Ang bilis nito ay nakasalalay sa ilang bagay. Kung ang temperatura ng tubig ay tumaas, kung gayon, natural, ang bilis ng tunog sa tubig ay tumataas. Ang parehong bagay ay nangyayari sa pagtaas ng kaasinan at presyon ng tubig, na tumataas sa pagtaas ng lalim ng tubig. Ang ganitong kababalaghan bilang thermoclines ay maaaring magkaroon ng isang espesyal na papel sa bilis. Ito ang mga lugar kung saan nangyayari ang mga layer ng tubig na may iba't ibang temperatura.

Gayundin sa mga naturang lugar ay naiiba ito (dahil sa pagkakaiba sa temperatura). At kapag ang mga sound wave ay dumaan sa gayong mga layer ng iba't ibang densidad, nawawala ang karamihan sa kanilang lakas. Kapag ang isang sound wave ay tumama sa isang thermocline, ito ay bahagyang, o kung minsan ay ganap, na sinasalamin (ang antas ng pagmuni-muni ay nakasalalay sa anggulo kung saan bumabagsak ang tunog), pagkatapos nito ay isang shadow zone ang bumubuo sa kabilang panig ng lugar na ito. Kung isasaalang-alang natin ang isang halimbawa kapag ang isang mapagkukunan ng tunog ay matatagpuan sa isang katawan ng tubig sa itaas ng thermocline, pagkatapos ay sa ibaba nito ay hindi lamang mahirap, ngunit halos imposible na marinig ang anumang bagay.

Na kung saan ay ibinubuga sa itaas ng ibabaw, ay hindi kailanman narinig sa tubig mismo. At ang kabaligtaran ay nangyayari kapag nasa ilalim ng layer ng tubig: sa itaas nito ay hindi ito tunog. Ang isang kapansin-pansing halimbawa nito ay ang mga modernong diver. Ang kanilang pandinig ay lubhang nabawasan dahil sa ang katunayan na ang tubig ay nakakaapekto sa kanila, at ang mataas na bilis ng tunog sa tubig ay binabawasan ang kalidad ng pagtukoy sa direksyon kung saan ito gumagalaw. Pinapabagal nito ang stereophonic na kakayahan upang madama ang tunog.

Sa ilalim ng layer ng tubig, pumapasok ito sa tainga ng tao higit sa lahat sa pamamagitan ng mga buto ng bungo ng ulo, at hindi, tulad ng sa atmospera, sa pamamagitan ng eardrums. Ang resulta ng prosesong ito ay ang pagdama nito sa magkabilang tainga nang sabay-sabay. Sa oras na ito, ang utak ng tao ay hindi matukoy ang pagkakaiba sa pagitan ng mga lugar kung saan nagmumula ang mga signal at kung anong intensity. Ang resulta ay ang paglitaw ng kamalayan na ang tunog ay tila gumulong mula sa lahat ng panig sa parehong oras, bagaman ito ay malayo sa kaso.

Bilang karagdagan sa kung ano ang inilarawan sa itaas, ang mga sound wave sa tubig ay may mga katangian tulad ng pagsipsip, pagkakaiba-iba at pagpapakalat. Ang una ay kapag ang lakas ng tunog sa tubig-alat ay unti-unting nawawala dahil sa alitan ng kapaligiran ng tubig at ang mga asin sa loob nito. Ang divergence ay makikita sa layo ng tunog mula sa pinagmulan nito. Tila natutunaw ito sa kalawakan tulad ng liwanag, at bilang resulta ay bumaba nang husto ang intensity nito. At ang mga oscillations ay ganap na nawawala dahil sa pagpapakalat ng lahat ng uri ng mga hadlang at inhomogeneities ng kapaligiran.