Защо звукът се разпространява по-бързо във водата? Разпространение и чуваемост на звука във вода
Предаване на звук
Не мислете, че звукът се предава само по въздуха. Може да преминава през други вещества – газообразни, течни, дори твърди. Звукът се разпространява повече от четири пъти по-бързо във водата, отколкото във въздуха.
Ако се съмнявате, че звукът може да се предава през водата, попитайте работници, които са били в подводни конструкции: те ще потвърдят, че крайбрежните звуци се чуват ясно под водата.
А от рибарите ще научите, че рибите се разпръскват при най-малкия подозрителен шум на брега.
Учените преди 200 години измерват точно колко бързо се разпространява звукът под водата. Това е направено на едно от швейцарските езера - на Женевското. Двама физици се качиха на лодки и се разделиха на три километра един от друг. От страната на една лодка под водата висеше камбана, която можеше да се удря с чук с дълга дръжка. Тази дръжка беше свързана с устройство за запалване на барут в малък хоросан, монтиран на носа на лодката: в същото време, когато камбаната беше ударена, барутът пламна и ярка светкавица се виждаше далеч наоколо. Можеше да види тази светкавица, разбира се, и физикът, който седеше в друга лодка и слушаше звука на камбаната в тръба, спусната под водата. Чрез забавянето на звука в сравнение със светкавицата се определя колко секунди звукът преминава през водата от една лодка в друга. Чрез такива експерименти беше установено, че звукът се разпространява с около 1440 m в секунда във вода.
Твърдите еластични материали, като чугун, дърво, кости, предават звука още по-добре и по-бързо. Поставете ухото си в края на дълга дървена греда или дънер и помолете приятел да удари противоположния край с пръчка, ще чуете бумтящ звук от удар, предаван по цялата дължина на гредата. Ако околността е достатъчно тиха и външни шумове не пречат, тогава е възможно дори да чуете тиктакането на часовник, прикрепен към противоположния край през лентата. Звукът се предава добре и през железни релси или греди, през чугунени тръби, през почвата. Слагайки ухото си на земята, можете да чуете тракането конски кракамного преди да удари въздуха; и звуците на топовни изстрели се чуват по този начин от толкова далечни оръдия, чийто тътен изобщо не достига във въздуха. Еластични твърди материали предават звука толкова добре; меките тъкани, хлабавите, нееластични материали предават звука много слабо през себе си - те го „поглъщат“. Затова закачат плътни завеси на вратите, ако искат звукът да не достига до съседната стая. килими, мека мебел, рокля действат върху звука по подобен начин.
Този текст е уводна част.От книгата най-новата книгафакти. Том 3 [Физика, химия и технологии. История и археология. Разни] автор Кондрашов Анатолий Павлович От книгата Физика на всяка стъпка автор Перелман Яков ИсидоровичСкоростта на звука Гледали ли сте някога дървосекач да сече дърво от разстояние? Или може би сте гледали дърводелец, работещ в далечината, забиващ пирони? Може би сте забелязали много странно нещо: ударът не се дава, когато брадвата удари дърво или
От книгата Движение. Топлина автор Китайгородски Александър ИсааковичСила на звука Как звукът отслабва с разстоянието? Физикът ще ви каже, че звукът отслабва „обратно на квадрата на разстоянието“. Това означава следното: за да се чува звукът на камбана на тройно разстояние толкова силно, колкото и на едно разстояние, трябва едновременно
От книгата на Никола Тесла. ЛЕКЦИИ. СТАТИИ. от Тесла НиколаСкорост на звука Не се страхувайте от гръм, след като светкавица е блеснала. Сигурно сте чували за това. И защо? Факт е, че светлината се разпространява несравнимо по-бързо от звука, почти мигновено. Гръмът и светкавицата се случват в един и същи момент, но ние виждаме светкавицата
От книгата За млади физици [Преживявания и развлечения] автор Перелман Яков ИсидоровичТембърът на звука Видяхте как се настройва китарата - струната се дърпа на колчетата. Ако дължината на струната и степента на опъване са избрани, тогава струната ще издава, ако се докосне, добре дефиниран тон.Ако обаче слушате звука на струната, като я докосвате на различни места -
От книгата Какво разказва светлината автор Суворов Сергей ГеоргиевичЗвукова енергия Всички частици от въздуха около сондажното тяло са в състояние на трептене. Както разбрахме в глава V, осцилиране според синусоидалния закон материална точкаима определена и неизменна пълна енергия.Когато трептящата точка премине положението
От книгата Как да разберем сложните закони на физиката. 100 прости и забавни преживявания за деца и техните родители автор Дмитриев Александър СтаниславовичЗатихване на звука с разстояние От звуков инструмент, звукова вълна се разпространява, разбира се, във всички посоки.Нека мислено начертаем две сфери с различни радиуси близо до източника на звук. Разбира се, звуковата енергия, преминаваща през първата сфера, ще премине и през втората сфера
От книгата Interstellar: науката зад кулисите автор Торн Кип СтивънОтражение на звука В този раздел ще приемем, че дължината на звуковата вълна е достатъчно малка и следователно звукът се разпространява по лъчите. Какво се случва, когато такъв звуков лъч падне от въздуха върху твърда повърхност? Ясно е, че в случая има отражение
От книгата на автораОТКРИВАНЕ НА НЕОЧАКВАНИ СВОЙСТВА НА АТМОСФЕРАТА - СТРАННИ ЕКСПЕРИМЕНТИ - ПРЕДАВАНЕ НА ЕЛЕКТРИЧЕСКА ЕНЕРГИЯ ПО ЕДИНСТВЕН ПРОВОД БЕЗ ВРЪЩАНЕ - ПРЕДАВАНЕ ПРЕЗ ЗЕМЯТА ИЗОБЩО БЕЗ ЖИЦИ Друга от тези причини е, че разбрах, че предаването електрическа енергия
От книгата на автораПРЕНОС НА ЕЛЕКТРИЧЕСКА ЕНЕРГИЯ БЕЗ ЖИЦИ* До края на 1898 г. много години систематични изследвания, с цел подобряване на метода за предаване на електрическа енергия през естествената среда, ме доведоха до разбирането на три важни нужди; първо -
От книгата на автора От книгата на автораПредаване на звук чрез радиотръбен генератор, чиято схема е показана на фиг. 24 генерира радиоизлъчвания с непроменени параметри. Нека направим малко допълнение към него: към веригата, която доставя напрежение към решетката на електронната лампа, ще я свържем чрез индукция
От книгата на автора48 Пренос на енергия чрез материя За експеримента ни трябват: дузина монети за рубла. Вече сме се срещали с различни вълни. Ето още един стар експеримент, който изглежда доста забавен и показва как вълна преминава през обект.Вземете дреболия - монети, например
От книгата на автора30. Предаване на съобщения в миналото Набор от правила за зрителя Дори преди Кристофър Нолан да режисира Интерстелар и да преработи сценария, брат му Джона ми каза за набор от правила. желано ниво
От книгата на автораГлава 30. Съобщение, преминаващо в миналото За това как съвременните физици си представят пътуване назад във времето в четири пространствено-времеви измерения без обем, вижте последната глава на Черните дупки и гънките на времето [Thorn 2009], гл.
От книгата на автораГлава 30 Изпращане на съобщения в миналото В голяма част, както и в нашата брана, позициите в пространство-времето, където могат да се изпращат съобщения и всичко може да се премества, са ограничени от закона, че нищо не може да пътува по-бързо от светлината. Да проучи
Звукът се абсорбира стотици пъти по-малко във водата, отколкото във въздуха. Въпреки това, чуваемостта във водната среда е много по-лоша, отколкото в атмосферата. Това се обяснява с особеностите на човешкото възприемане на звука. Във въздуха звукът се възприема по два начина: чрез предаване на въздушни вибрации към тъпанчетата (въздушна проводимост) и така наречената костна проводимост, когато звуковите вибрации се възприемат и предават на слуховия апарат от костите на черепа.
В зависимост от вида на водолазното оборудване водолазът възприема звука във вода с преобладаване на въздушна или костна проводимост. Наличието на триизмерен шлем, пълен с въздух, ви позволява да възприемате звука чрез въздушна проводимост. Въпреки това, значителна загуба на звукова енергия е неизбежна в резултат на отразяване на звука от повърхността на каската.
При спускане без оборудване или в оборудване с плътно прилепнала каска преобладава костната проводимост.
Характеристика на звуковото възприятие под вода е и загубата на способността да се определи посоката към източника на звук. Това се дължи на факта, че човешки органислухът се адаптира към скоростта на разпространение на звука във въздуха и определя посоката към източника на звук поради разликата във времето на пристигане на звуковия сигнал и относително нивозвуково налягане, възприемано от всяко ухо. Благодарение на устройството ушна мидачовек във въздуха е в състояние да определи къде е източникът на звук - отпред или отзад, дори и с едно ухо. Във водата нещата са различни. Скоростта на разпространение на звука във водата е 4,5 пъти по-голяма от тази във въздуха. Поради това разликата във времето на приемане на звуковия сигнал от всяко ухо става толкова малка, че става почти невъзможно да се определят посоките към източника на звук.
При използване на твърда каска като част от оборудването, възможността за определяне на посоката към източника на звук като цяло е изключена.
Биологични ефекти на газовете върху човешкото тяло
Въпросът за биологичните ефекти на газовете не е повдигнат случайно и се дължи на факта, че процесите на газообмен при дишане на човека при нормални условия и така наречените хипербарни (т.е. при високо кръвно налягане) са значително различни.
Известно е, че обикновеният атмосферен въздух, който дишаме, е неподходящ за дишането на пилотите при полети на голяма височина. Освен това намира ограничено приложение за дишането на водолази. При спускане на дълбочина над 60 м се заменя със специални газови смеси.
Помислете за основните свойства на газовете, които, както в чиста форма, така и в смеси с други, се използват за дишане от водолази.
По своя състав въздухът е смес от различни газове. Основните компоненти на въздуха са: кислород - 20,9%, азот - 78,1%, въглероден диоксид - 0,03%. Освен това в малки количества във въздуха се съдържат: аргон, водород, хелий, неон, както и водни пари.
Газовете, изграждащи атмосферата, могат да се разделят на три групи според въздействието им върху човешкия организъм: кислород – непрекъснато се изразходва за „поддържане на всички жизнени процеси; азот, хелий, аргон и др.– не участват в газообмена; въглероден диоксид - при повишена концентрация е вреден за организма.
Кислород(O2) е безцветен газ без вкус и мирис с плътност 1,43 kg/m3. То е от изключителна важност за човека като участник във всичко окислителни процесив организма. В процеса на дишане кислородът в белите дробове се свързва с кръвния хемоглобин и се пренася в тялото, където непрекъснато се консумира от клетките и тъканите. Прекъсването на доставката или дори намаляването на доставката й към тъканите причинява кислородно гладуванепридружено от загуба на съзнание, а в тежки случаи - спиране на живота. Това състояние може да възникне, когато съдържанието на кислород във вдишания въздух намалее, когато нормално наляганепод 18,5%. От друга страна, с увеличаване на съдържанието на кислород във вдишаната смес или при дишане под налягане, над допустимото, кислородът проявява токсични свойства - възниква кислородно отравяне.
Азот(N) - газ без цвят, мирис и вкус с плътност 1,25 kg/m3, е основната част атмосферен въздухпо обем и маса. При нормални условия е физиологично неутрален, не участва в метаболизма. Въпреки това, когато налягането се увеличава с дълбочината на гмуркане на водолаза, азотът престава да бъде неутрален и на дълбочина от 60 метра или повече проявява изразени наркотични свойства.
Въглероден двуокис(CO2) е безцветен газ с кисел вкус. Той е 1,5 пъти по-тежък от въздуха (плътност 1,98 kg / m3) и следователно може да се натрупва в долните части на затворени и лошо вентилирани помещения.
Въглеродният диоксид се произвежда в тъканите като краен продуктокислителни процеси. Определено количество от този газ винаги присъства в тялото и участва в регулацията на дишането, а излишъкът се пренася от кръвта в белите дробове и се отстранява с издишания въздух. Количеството въглероден диоксид, отделяно от човек, зависи главно от степента физическа дейности функционалното състояние на организма. При често, дълбоко дишане (хипервентилация) съдържанието на въглероден диоксид в тялото намалява, което може да доведе до спиране на дишането (апнея) и дори загуба на съзнание. От друга страна, увеличаването на съдържанието му в дихателната смес над допустимото води до отравяне.
От другите газове, съставляващи въздуха, най-голяма употреба сред водолазите е получил хелий(Не). Това е инертен газ, без мирис и вкус. Притежава ниска плътност (около 0,18 kg / m3) и значително по-ниска способност да предизвиква наркотични ефекти, когато високи налягания, той се използва широко като заместител на азота за приготвяне на изкуствени дихателни смеси по време на спускания на големи дълбочини.
Въпреки това, използването на хелий в състава на дихателните смеси води до други нежелани явления. Неговата висока топлопроводимост и следователно повишеният топлообмен на тялото изискват повишена термична защита или активно отопление на водолазите.
Въздушно налягане. Известно е, че атмосферата около нас има маса и оказва натиск върху земната повърхност и всички обекти върху нея. Атмосферното налягане, измерено на морското равнище, се балансира в тръби със сечение G cm2 с живачен стълб с височина 760 mm или вода с височина 10,33 м. Ако този живак или вода се претеглят, тяхната маса ще бъде 1,033 kg. Това означава, че „нормалното атмосферно налягане е равно на 1,033 kgf / cm2, което в системата SI е еквивалентно на 103,3 kPa *. (* В системата SI единицата за налягане е паскал (Pa). Ако е необходимо преобразуване, съотношенията се използват: 1 kgf / cm1 \u003d 105 Pa \u003d 102 kPa \u003d \u003d * 0,1 MPa.).
Въпреки това, в практиката на водолазните изчисления е неудобно да се използват толкова точни мерни единици. Следователно единицата за налягане се приема като налягане, числено равно на 1 kgf / cm2, което се нарича техническа атмосфера (at). Една техническа атмосфера съответства на налягане от 10 m воден стълб.
Въздухът се компресира лесно, когато налягането се увеличи, намалявайки обема пропорционално на налягането. Налягането на сгъстения въздух се измерва с манометри, които показват свръхналягане , т.е. налягане над атмосферното. Единицата за свръхналягане се обозначава ати. Сумата от свръхналягане и атмосферно налягане се нарича абсолютно налягане(ата).
При нормални земни условия въздухът равномерно притиска човек от всички страни. Като се има предвид, че повърхността на човешкото тяло е средно 1,7-1,8 m2, силата на въздушното налягане, падащо върху него, е 17-18 хиляди kgf (17-18 tf). Човек обаче не усеща този натиск, тъй като тялото му е 70% съставено от практически несвиваеми течности, а в вътрешни кухини- бели дробове, средно ухо и др.- балансира се от противоналягането на въздуха, който се намира там и комуникира с атмосферата.
Когато се потопи във вода, човек е изложен на свръхналягане от воден стълб над него, което се увеличава с 1 ати на всеки 10 м. Промяната в налягането може да предизвика болкаи компресия, за предотвратяване на която водолазът трябва да бъде снабден с въздух за дишане под налягане, равно на абсолютното налягане на околната среда.
Тъй като водолазите трябва да се справят със сгъстен въздух или газови смеси, е уместно да си припомним основните закони, на които се подчиняват, и да дадем някои формули, необходими за практически изчисления.
Въздухът, подобно на други реални газове и газови смеси, се подчинява с известно приближение физични закони, което е абсолютно валидно за идеалните газове.
ВОДОЛАЗНО ОБОРУДВАНЕ
Водолазното оборудване е съвкупност от устройства и продукти, носени от водолаза, за да осигурят живот и работа във водна среда за определен период от време.
Водолазното оборудване е подходящо за целта, ако може да осигури:
дишане на човек, когато извършва работа под вода;
изолация и топлозащита студена вода;
достатъчна мобилност и стабилно положение под вода;
безопасност при потапяне, излизане на повърхността и в процеса на работа;
сигурна връзка с повърхността.
В зависимост от задачите, които трябва да се решат, водолазното оборудване се разделя на:
по дълбочина на използване - за оборудване за плитки (средни) дълбочини и дълбоководни;
според начина на осигуряване на дихателната газова смес - за автономни и шлангови;
според начина на термична защита - за съоръжения с пасивна термична защита, електрически и водно отопление;
според метода на изолация - за оборудване с водо- и газонепроницаеми неопренови костюми от "сух" тип и пропусклив "мокър" тип.
Повечето пълен изгледза функционалните характеристики на работата на водолазното оборудване дава класификацията си според метода за поддържане на състава, необходим за дишане газова смес. Тук се отличава оборудването:
вентилиран;
с отворена схема на дишане;
с полузатворен модел на дишане;
със затворено дишане.
Звукът се разпространява през звукови вълни. Тези вълни преминават не само през газове и течности, но и през твърди тела. Действието на всякакви вълни е главно в преноса на енергия. В случая със звука транспортът приема формата на миниатюрни движения на молекулярно ниво.
В газовете и течностите звуковата вълна измества молекулите в посоката на своето движение, тоест в посоката на дължината на вълната. В твърдите тела звуковите вибрации на молекулите могат да възникнат и в посока, перпендикулярна на вълната.
Звуковите вълни се разпространяват от своите източници във всички посоки, както е показано на фигурата вдясно, която показва метална камбана, която периодично се сблъсква с езика си. Тези механични сблъсъци карат камбаната да вибрира. Енергията на вибрациите се предава на молекулите на околния въздух и те се изтласкват от камбаната. В резултат на това се повишава налягането във въздушния слой, съседен на камбаната, който след това се разпространява на вълни във всички посоки от източника.
Скоростта на звука не зависи от силата на звука или тона. Всички звуци от радиото в стаята, независимо дали са силни или тихи, високи или ниски, достигат до слушателя едновременно.
Скоростта на звука зависи от вида на средата, в която се разпространява, и от нейната температура. В газовете звуковите вълни се разпространяват бавно, тъй като тяхната разредена молекулярна структура не се противопоставя малко на компресията. В течности скоростта на звука се увеличава, а в твърди тела става още по-бърза, както е показано на диаграмата по-долу в метри в секунда (m/s).
път на вълната
Звуковите вълни се разпространяват във въздуха по начин, подобен на показания на диаграмите вдясно. Вълновите фронтове се движат от източника на определено разстояние един от друг, определено от честотата на трептенията на камбаната. Честотата на звуковата вълна се определя чрез преброяване на броя на вълновите фронтове, които преминават през дадена точка за единица време.
Фронтът на звуковата вълна се отдалечава от вибриращата камбана.
В равномерно нагрят въздух звукът се разпространява с постоянна скорост.
Вторият фронт следва първия на разстояние, равно на дължината на вълната.
Силата на звука е максимална в близост до източника.
Графично представяне на невидима вълна
Звуково озвучаване на дълбините
Лъч от сонарни лъчи, състоящ се от звукови вълни, лесно преминава през океанска вода. Принципът на действие на сонара се основава на факта, че звуковите вълни се отразяват от океанското дъно; това устройство обикновено се използва за определяне на характеристиките на подводния релеф.
Еластични твърди тела
Звукът се разпространява в дървена плоча. Молекулите на повечето твърди вещества са свързани в ластик пространствена решетка, който е слабо компресиран и в същото време ускорява преминаването на звуковите вълни.
Ние възприемаме звуците на разстояние от техните източници. Звукът обикновено достига до нас във въздуха. Въздухът е еластична среда, която предава звука.
Ако средата за предаване на звук се премахне между източника и приемника, тогава звукът няма да се разпространи и следователно приемникът няма да го възприеме. Нека демонстрираме това експериментално.
Нека поставим будилник под звънеца на въздушната помпа (фиг. 80). Докато в камбаната има въздух, звукът на камбаната се чува ясно. Когато въздухът се изпомпва изпод камбаната, звукът постепенно отслабва и накрая става нечуваем. Без предавателна среда вибрациите на чинела на камбаната не могат да се разпространят и звукът не достига до ухото ни. Пуснете въздуха под камбаната и чуйте звъна отново.
Ориз. 80. Експеримент, доказващ, че в пространство, където няма материална среда, звукът не се разпространява
Еластични вещества, като метали, дърво, течности, газове, провеждат звуци добре.
Нека го сложим от единия край дървена дъска джобен часовник, и ще отидем в другия край. Слагайки ухо на дъската, ще чуем часовника.
Завържете връв към метална лъжица. Прикрепете края на връвта към ухото. Удряйки лъжицата, ще чуем силен звук. Още по-силен звук ще чуем, ако сменим канапа с тел.
Меките и порести тела са лош проводник на звука. За да се предпази всяка стая от проникване на външни звуци, стените, подът и таванът са положени със слоеве от звукопоглъщащи материали. Като междинни слоеве се използват филц, пресован корк, порести камъни, различни синтетични материали (например пенопласт), направени на базата на разпенени полимери. Звукът в такива слоеве бързо затихва.
Течностите провеждат звука добре. Рибите, например, чуват добре стъпки и гласове на брега, това е известно на опитни риболовци.
И така, звукът се разпространява във всяка еластична среда - твърда, течна и газообразна, но не може да се разпространява в пространството, където няма вещество.
Трептенията на източника създават еластична вълна със звукова честота в околната среда. Вълната, достигайки до ухото, действа върху тъпанчето, карайки го да вибрира с честота, съответстваща на честотата на източника на звук. Треперенето на тъпанчевата мембрана се предава през осикулите към окончанията слухов нерв, дразнят ги и по този начин предизвикват усещане за звук.
Спомнете си, че в газове и течности могат да съществуват само надлъжни еластични вълни. Звукът във въздуха, например, се предава чрез надлъжни вълни, т.е. чрез редуващи се кондензации и разреждания на въздуха, идващ от източника на звук.
Звуковата вълна, както всяка друга механична вълна, не се разпространява в пространството моментално, а с определена скорост. Това може да се види, например, като се наблюдава стрелбата на пистолет отдалеч. Първо виждаме огън и дим, а след малко чуваме звук от изстрел. Димът се появява едновременно с първата звукова вибрация. Чрез измерване на интервала от време t между момента на възникване на звука (момента, в който се появява димът) и момента, в който той достигне до ухото, можем да определим скоростта на разпространение на звука:
Измерванията показват, че скоростта на звука във въздуха при 0 °C и нормална атмосферно наляганее равна на 332 m/s.
Скоростта на звука в газовете е толкова по-голяма, колкото по-висока е тяхната температура. Например при 20 °C скоростта на звука във въздуха е 343 m/s, при 60 °C - 366 m/s, при 100 °C - 387 m/s. Това се обяснява с факта, че с повишаване на температурата еластичността на газовете се увеличава и колкото по-големи са еластичните сили, които възникват в средата по време на нейната деформация, толкова по-голяма е подвижността на частиците и толкова по-бързо се предават вибрациите от една точка към друг.
Скоростта на звука зависи и от свойствата на средата, в която се разпространява звукът. Например при 0 °C скоростта на звука във водорода е 1284 m/s, а при въглероден двуокис- 259 m/s, тъй като водородните молекули са по-малко масивни и по-малко инертни.
В наши дни скоростта на звука може да бъде измерена във всякаква среда.
Молекули в течности и твърди веществаса разположени по-близо един до друг и си взаимодействат по-силно от газовите молекули. Следователно скоростта на звука в течни и твърди среди е по-голяма, отколкото в газообразни среди.
Тъй като звукът е вълна, за да определите скоростта на звука, в допълнение към формулата V = s / t, можете да използвате известните ви формули: V = λ / T и V = vλ. При решаване на задачи скоростта на звука във въздуха обикновено се приема за равна на 340 m/s.
Въпроси
- Каква е целта на експеримента, показан на фигура 80? Опишете как се провежда този експеримент и какъв извод следва от него.
- Може ли звукът да се разпространява в газове, течности, твърди вещества? Подкрепете отговорите си с примери.
- Кое тяло провежда звука по-добре - еластично или поресто? Дайте примери за еластични и порести тела.
- Какъв вид вълна - надлъжна или напречна - е звукът, който се разпространява във въздуха; във вода?
- Дайте пример, показващ, че звуковата вълна не се разпространява моментално, а с определена скорост.
Упражнение 30
- Може ли звукът от масивна експлозия на Луната да се чуе на Земята? Обосновете отговора.
- Ако завържете половината от сапунерка към всеки край на конеца, тогава с помощта на такъв телефон можете дори да шепнете, докато сте в различни стаи. Обяснете явлението.
- Определете скоростта на звука във вода, ако източник, който трепти с период от 0,002 s, възбужда във вода вълни с дължина 2,9 m.
- Определете дължината на вълната на звукова вълна от 725 Hz във въздух, вода и стъкло.
- Единият край на дълга метална тръбаудари веднъж с чук. Ще се разпространи ли звукът от удара до втория край на тръбата през метала; през въздуха вътре в тръбата? Колко удара ще чуе човекът, който стои в другия край на тръбата?
- Наблюдател, стоящ близо до прав участък железопътна линия, видях пара над свирката на парен локомотив, който вървеше в далечината. След 2 s след появата на пара той чу звука на свирка, а след 34 s парният локомотив премина покрай наблюдателя. Определете скоростта на локомотива.
Звукът е един от компонентите на нашия живот и човек го чува навсякъде. За да разгледаме по-подробно това явление, първо трябва да разберем самото понятие. За да направите това, трябва да се обърнете към енциклопедията, където е написано, че „звукът е еластични вълни, разпространяващи се във всяка еластична среда и създаващи механични вибрации в нея“. Говорейки повече обикновен езикса звуковите вибрации в среда. Основните характеристики на звука зависят от това какъв е той. На първо място, скоростта на разпространение, например, във вода е различна от друга среда.
Всеки звуков аналог има определени свойства (физически характеристики) и качества (отражение на тези характеристики в човешките усещания). Например продължителност-продължителност, честота-височина, композиция-тембър и т.н.
Скоростта на звука във вода е много по-висока, отколкото, да речем, във въздуха. Поради това се разпространява по-бързо и се чува много по-далеч. Това се дължи на високата молекулна плътност водна среда. Той е 800 пъти по-плътен от въздуха и стоманата. От това следва, че разпространението на звука зависи до голяма степен от средата. Нека да разгледаме конкретни цифри. И така, скоростта на звука във вода е 1430 m/s, във въздуха - 331,5 m/s.
Нискочестотният звук, като шума, който издава корабен двигател, винаги се чува малко преди корабът да влезе в зрителното поле. Скоростта му зависи от няколко неща. Ако температурата на водата се повиши, тогава естествено скоростта на звука във водата се повишава. Същото се случва с увеличаване на солеността на водата и налягането, което се увеличава с увеличаване на дълбочината на водното пространство. Такова явление като термични клинове може да има специална роля за скоростта. Това са местата, където се срещате различни температурислоеве вода.
Също така на такива места е различно (поради разликата в температурен режим). И когато звуковите вълни преминават през такива слоеве с различна плътност, те губят по-голямата част от силата си. Изправена пред термоклин, звуковата вълна се отразява частично, а понякога и напълно (степента на отражение зависи от ъгъла, под който пада звукът), след което от другата страна на това място се образува зона на сянка. Ако вземем пример, когато източник на звук се намира във водното пространство над термоклина, тогава ще бъде почти невъзможно да чуем нещо още по-ниско.
Които се публикуват над повърхността, никога не се чуват в самата вода. И обратното се случва, когато е под водния слой: над него не звучи. Ярък пример за това са съвременните водолази. Техният слух е силно намален поради факта, че водата влияе на a висока скоростзвукът във водата намалява качеството на определяне на посоката, от която се движи. Това притъпява стереофоничната способност за възприемане на звук.
Под слой вода навлиза в човешкото ухо най-вече през костите черепглави, не като в атмосферата, през тъпанчета. Резултатът от този процес е възприемането му едновременно от двете уши. Човешкият мозък не е в състояние в този момент да различи местата, откъдето идват сигналите и с каква интензивност. Резултатът е появата на съзнанието, че звукът сякаш се търкаля от всички страни едновременно, въпреки че това далеч не е така.
В допълнение към горното, звуковите вълни във водното пространство имат такива качества като абсорбция, дивергенция и разсейване. Първият е, когато силата на звука в солената вода постепенно изчезва поради триенето на водната среда и солите в нея. Дивергенцията се проявява в отстраняването на звука от неговия източник. Изглежда, че се разтваря в пространството като светлина и в резултат интензитетът му намалява значително. И флуктуациите напълно изчезват поради разсейване върху всякакви препятствия, нехомогенности на средата.