Презентация на тему: "Презентация "Механические колебания, звук""

Механические волны

Волна- это процесс распространения колебаний в пространстве с течением времени.

Величины, характеризующие волну:

Длина волны λ - это расстояние между ближайшими точками, колеблющимися в одинаковых фазах.

Единицы измерения в системе СИ:
[ λ ] = 1 м

Cкорость распространения волны v равна произведению длины волны на частоту колебаний
[ v ] = м/с

Период колебаний T – это минимальный интервал времени, через который происходит повторение движения
[ T ] = c

Частота колебаний ν –число колебаний, которое совершается за единицу времени
[ν] = Гц

Для возникновения механической волны необходимо:
1. Наличие упругой среды.
2. Наличие источника колебаний – деформации среды.

Условия возникновения волны:
Механические волны могут распространяться только в какой- нибудь среде (веществе): в газе, в жидкости, в твердом теле. В вакууме механическая волна возникнуть не может.

Волны бывают:
Поперечные – в которых колебания происходят перпендикулярно направлению движения волны.

Возникают только в твердых телах.

Волны бывают:
Продольные
- в которых колебания происходят вдоль направления распространения волн.

Возникают в любой среде (жидкости, в газах, в тв. телах).

ЭТО ИНТЕРЕСНО !
Волны на поверхности жидкости не являются ни продольными, ни поперечными. Если бросить на поверхность воды небольшой мяч, то можно увидеть, что он движется, покачиваясь на волнах, по круговой траектории. Таким образом, волна на поверхности жидкости представляет собой результат сложения продольного и поперечного движения частиц воды.

Бегущая волна - волна, где происходит перенос энергии без переноса вещества.

Плоские волны
Волны, зависящие от одной пространственной координаты

Сферические волны
Волны, возбуждаемые точечным источником.

Поверхности равной фазы называют волновыми поверхностями. В случае плоской волны волновые поверхности представляют собой плоскости. Линии нормальные к волновой поверхности называют лучами. Вдоль лучей происходит перенос энергии.


Лучи в случае плоской волны
Лучи в случае сферической волны

В каждый момент времени можно отделить поверхность, в которой уже существует волновой процесс, от той, до которой он еще не дошел. Эта движущаяся пограничная поверхность называется фронтом волны. Волновой фронт - это поверхность до которой к данному времени дошли колебания. Волновой фронт - частный случай волновой поверхности.

Звуковые волны
Наше ухо воспринимает в виде звука колебания, частота которых лежит в пределах от 17 до 20000 Гц. Такие колебания называются акустическими.
Звук-это колебательные движения частиц упругой среды , распространяющиеся в виде волн(колебания плотности , давления)
Звуковые волны - это возмущения, распространяющиеся в материальной среде , в основном в воздухе , и связанные с колебаниями этой среды.

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 в свистке или жидким, например, волны на воде.

ЧТОБЫ УСЛЫШАТЬ ЗВУК
необходимы:
1. источник звука;
2. упругая среда между ним и ухом;
3. определенный диапазон частот колебаний источника звука – между 16 Гц и 20 кГц,
достаточная для восприятия ухом мощность звуковых волн.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВУКА
Громкость.
Громкость зависит от амплитуды колебаний в звуковой волне.
За единицу громкости звука принят 1 Бел (в честь Александра Грэхема Белла, изобретателя телефона). Громкость звука равна 1 Б, если его мощность в 10 раз больше порога слышимости.
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;
70 дБ – шум пишущей машинки; 80 дБ – шум работающего двигателя грузового автомобиля;
120 дБ – шум работающего трактора на расстоянии 1 м
130 дБ – порог болевого ощущения.
Звук громкостью свыше 180 дБ может даже вызвать разрыв барабанной перепонки.

Высота тона.
- определяется частотой колебаний источника звука.
Звуки человеческого голоса по высоте делят на несколько диапазонов:
бас – 80–350 Гц,
баритон – 110–149 Гц,
тенор – 130–520 Гц,
дискант – 260–1000 Гц,
сопрано – 260–1050 Гц,
колоратурное сопрано – до 1400 Гц.

Согласно легенде, Пифагор все музыкальные звуки расположил в ряд, разбив этот ряд на части – октавы, – а октаву – на 12 частей (7 основных тонов и 5 полутонов). Всего насчитывается 10 октав, обычно при исполнении музыкальных произведений используются 7–8 октав. Звуки частотой более 3000 Гц в качестве музыкальных тонов не используются, они слишком резки и пронзительны.

ЧАСТОТНЫЙ ДИАПАЗОН ЗВУКОВ, ВОСПРИНИМАЕМЫХ ЖИВОТНЫМИ
Бабочка8 000 - 160 000 Гц
Дельфин40 - 200 000 Гц
Кошка250 - 100 000 Гц
Кузнечик50 - 50 000 Гц
Летучая мышь2 000 - 150 000 Гц
Медведь300 - 70 000 Гц
Попугай300 - 15 000 Гц
Собака200 - 50 000 Гц
Человек16 - 20 000 Гц

Визуальное представление звуковой волны

Применение в жизни:
Областью применения колебаний и волн служат многие изобретения человека: от музыкальных инструментов и акустических динамиков до эхолотов и ультразвуковых диагностических аппаратов .