§ 36 Источники звука. Звуковые колебания
Звук представляет собой механическую волну, возникающую при распространении колебаний в упругой среде — газе, жидкости или твёрдом теле. Любой звук начинается с колеблющегося источника, который передаёт окружающей среде энергию своих вибраций.
Примеры источников звука
- Колеблющаяся линейка или струна. Пока струна вибрирует, она создаёт звук; стоит колебаниям прекратиться — звук исчезает.
- Камертон. Это металлическое устройство с двумя вибрирующими рожками. Хотя колебания его ветвей почти незаметны, их можно обнаружить, если поднести лёгкий шарик — тот начнёт подпрыгивать.
- Голосовые связки человека и животных: при их колебаниях формируются звуки речи или крики.
- Колебания воздуха, вызванные ветром, шелестом листьев или ударом молнии, тоже являются источниками звуков.
Не всякое колебание слышимо
Например, колебания груза на нити не создают слышимого звука, потому что их частота слишком мала.
Человеческое ухо воспринимает частоты примерно от 16 до 20 000 Гц.
- Частоты ниже 16 Гц называют инфразвуком.
- Частоты выше 20 000 Гц — ультразвуком.
С возрастом верхняя граница слышимого диапазона обычно уменьшается, поэтому дети различают более высокие частоты, чем взрослые.
Инфразвук и ультразвук в природе
- Ультразвук используют летучие мыши и дельфины для ориентации и общения.
- Инфразвук служит средством связи для китов и слонов, поскольку такие волны способны распространяться на большие расстояния.
Ультразвук в технике
Ультразвуковые волны широко применяются для эхолокации — определения расстояния до объектов.
Например, чтобы узнать глубину моря, прибор посылает ультразвуковой импульс. Он отражается от дна, и по времени задержки вычисляют глубину:
2h = v · t → h = v · t / 2
где
v — скорость звука в воде,
t — промежуток между отправкой и получением сигнала.