Самодельный телефон из нитки и спичечных коробок
Возьми 2 спичечных коробочки (или любые другие коробочки подходящих размеров: из-под пудры, зубного порошка, скрепок) и нитку длиной несколько метров (можно на всю длину школьного класса).Проткни иголкой с ниткой донышко коробка и завяжи на нитке узелок, чтобы она не выскакивала.Таким образом, оба коробка будут соединены с помощью нитки.В телефонном разговоре участвуют двое: один говорит в коробок, как в микрофон, другой- слушает, приложив коробок к уху. Нить во время разговора должна быть натянута и не должна касаться каких-либо предметов, включая и пальцы, которыми держат коробки. Если прикоснешься пальцем к нитке, разговор тут же прекратится. Почему?
Музыкальные инструменты.
Если взять несколько пустых одинаковых бутылок, выстроить их в ряд и наполнить водой (первую небольшим количеством воды, последующие заполнять по нарастающей, а последнюю наполнить доверху), то получится музыкальный ударный инструмент. Ударяя по бутылкам ложкой, мы заставим воду колебаться. Звуки от бутылок будут различаться по высоте.
Берем картонную трубку, вставляем в неё, как поршень, пробку с воткнутой вязальной спицей и перемещая поршень, дуем в край трубки. Звучит флейта!
Берем коробку с не проминающимися краями, надеваем на нее кольцевые резинки (чем туже обхватывают они коробку, тем лучше), и готова арфа! Перебирая резинки, как струны, слушаем мелодию!
Еще одна “музыкальная” игрушка.
Если взять кусок гофрированной пластиковой трубки и раскрутить его над головой, то раздастся музыкальный звук. Чем больше скорость вращения, тем выше высота звука. Поэкспериментируй! Интересно, чем вызвано появление звука в этом случае?
Знаешь ли ты
Самолёт, летящий со сверхзвуковой скоростью, обгоняет создаваемые им звуки. Эти звуковые волны сливаются в одну ударную волну. Достигая поверхности земли, ударная волна выбивает стёкла, разрушает постройки, оглушает.
Звук издаваемый синим китом громче, чем звук выстрела рядом стоящего тяжелого орудия, или громче, чем звук стартующей ракеты.
При прохождении метеоритами атмосферы Земли возбуждается ударная волна, скорость которой в сто раз выше звуковой, при этом возникает резкий звук, похожий на звук рвущейся материи.
При умелом ударе кнутом вдоль него образуется мощная волна, скорость распространения которой на кончике кнута может достигать огромных значений! В результате возникает мощная ударная звуковая волна, сравнимая со звуком выстрела.
Таинственная галерея шепотов
Лорд Рэлей первым объяснил загадку галереи шепотов, расположенной под куполом лондонского собора Святого Павла. На этой большой галерее очень хорошо слышен шепот. Если, например, ваш приятель шепнул что-нибудь, обернувшись к стене, то вы услышите его, в каком бы месте галереи вы ни стояли.
Как ни странно, вы слышите его тем лучше, чем более “прямо в стенку” он говорит и чем ближе к ней стоит. Сводится ли эта задача просто
отражению и фокусировке звука? Чтобы исследовать это, Рэлей изготовил большую модель галереи. В одной точке ее он поместил манок - свистульку, какой охотники приманивают птиц, в другой - чувствительное пламя, которое чутко реагировало на звук. Когда звуковые волны от свистульки достигали пламени, оно начинало мерцать и таким образом служило индикатором звука. Вы, наверное, нарисовали бы путь звука так, как показано стрелкой на рисунке. Но, чтобы не принимать это на веру, представьте себе, что где-то между пламенем и свистулькой у стены галереи помещен узкий экран. Если ваше предположение относительно хода звуковых волн верно, то при звуке свистульки пламя все равно должно мерцать, так как экран, казалось бы, находится в стороне! Однако в действительности, когда Рэлей установил этот экран, пламя перестало мерцать Каким-то образом экран преградил путь звуку. Но как? Ведь это всего лишь узенький экранчик и расположен он вроде бы в стороне от пути звука. Полученный результат дал Рэлею ключ к разгадке секрета галереи шепотов.
Галерея шепотов (в разрезе)
Модель галереи шепотов, сделанная Рэлеем. Звук свистка заставляет пламя мерцать.
Если у стенки модели галереи установлен тонкий экран, пламя не реагирует на звуки свистков. Почему? Непрерывно отражаясь от стен купола, звуковые волны распространяются в узком поясе вдоль стены. Если наблюдатель стоит внутри этого пояса, он слышит шепот. За пределами этого пояса, дальше от стены, шепот не слышен. Шепот слышен лучше, чем обычная речь, так как он богаче звуками высокой частоты, а “пояс слышимости” для высоких частот шире. Звук при этом распространяется как бы в цилиндрическом волноводе и его интенсивность убывает с расстоянием значительно медленнее, чем при распространении в открытом пространстве.
Шумящие водопроводные трубы
Почему водопроводные трубы порой начинают рычать и стонать, когда мы открываем или закрываем кран? Почему это не происходит непрерывно? Где именно возникает звук: в водопроводном кране, в части трубы, примыкающей непосредственно к крану, или в каком-нибудь изгибе ее где-то дальше? Почему шум начинается только при определенных уровнях расхода воды? Наконец, почему шум можно устранить, присоединив к водопроводной трубе закрытую с другого конца вертикальную трубку, в которой находится воздух? При увеличении скорости потока в местах сужений в трубах может возникать турбулентность, которая приводит к кавитации (образованию и разрыву пузырьков). Колебания пузырьков усиливаются трубами, а также стенами, полами, потолками, к которым трубы прикреплены!. Иногда шум может быть вызван и периодическими ударами турбулентного потока о препятствия (например, сужения) в трубе.
Звуки это самое первое, с чем сталкивается человек, появляясь на свет. И самое последнее, что слышит, покидая мир. А между первым и вторым проходит целая жизнь. И вся она построена на шумах, тонах, бряцании, грохоте, музыки, в общем, полной какофонии звуков.
Вот десять самых интересных фактов о них.
1. Их уровень измеряют в децибелах (дБ). Максимальный порог для человеческого слуха (когда наступают уже болевые ощущения), это интенсивность в 120-130 децибел. А смерть наступает при 200.
2. Звук и шум не одно и то же . Хотя обычным людям кажется и так. Однако для специалистов между этими двумя терминами – большая разница. Звук - это колебания, воспринимаемые органами чувств животных и человека. А шум - это беспорядочное смешение звуков.
3. Наш голос в записи иной, потому что мы слышим «не тем ухом». Это звучит странно, но это так. А все дело в том, что когда мы говорим, то воспринимаем свой голос двумя путями - через внешний (слуховой канал, барабанную перепонку и среднее ухо) и внутренний (через ткани головы , которые усиливают низкие частоты голоса).
А во время прослушивания со стороны задействован только наружный канал.
4. Некоторые люди могут слышать звук вращения своих глазных яблок . А также свое дыхание. Это происходит из-за
порока внутреннего уха, когда его чувствительность повышена сверх нормы.
5. Шум моря, который мы слышим через морскую раковину , на самом всего лишь звук крови, протекающей по нашим сосудам. Такой же шум можно услышать, приложив к уху обычную чашку. Попробуйте!
6. Глухие все же могут слышать. Один только пример этого: знаменитый композитор Бетховен , как известно, был глухим, однако мог создавать великие произведения. Каким образом? Он слушал… зубами! Композитор приставлял к роялю конец трости, а другой конец зажимал в зубах - так звук доходил до внутреннего уха, которое у композитора было абсолютно здоровым, в отличие от уха внешнего.
7. Звук может превращаться в свет . Такое явление называется «сонолюминесценция». Возникает, если в воду опустить резонатор, создающий сферическую ультразвуковую волну. В фазе разрежения волны из-за очень низкого давления возникает кавитационный пузырёк, который некоторое время растёт, а затем в фазе сжатия быстро схлопывается. В этот момент в центре пузырька возникает голубой свет.
8. «А» - самый распространённый в мире звук . Он есть во всех языках нашей планеты. А всего в мире их насчитывается около 6,5-7 тысяч. Больше всего людей говорят на китайском, испанском, хинди, английском, русском, португальском и арабском.
9. Нормой считается, когда человек слышит негромкую разговорную речь с расстояния не менее 5-6 метров (если это низкие тона). Или при 20 метрах при тонах повышенных. Если вы плохо слышите, что говорят с расстояния 2-3 метров, стоит провериться у сурдолога.
10. Мы можем не замечать, что теряем слух . Потому что процесс происходит, как правило, не одномоментно, а постепенно. Причем на первых порах ситуацию еще можно исправить, однако человек не замечает, что с ним «что-то не так». А когда наступает необратимый процесс, поделать ничего уже нельзя.
Конец формы
Физика 9 класс
Тема урока: Механика. Колебания и волны. Звуковые волны
Продолжаем изучать механику. Мы находимся в главе 7, «Колебания и волны». Параграф 7, который сегодня посвящен звуковым волнам. Звуковые волны – это особые волны, которые вызывают колебания среды, которые воспринимаются нашим органом слуха – ухом. Раздел, который занимается в физике этими волнами, называется акустика. Профессия людей, которых в простонародье называют слухачами, называют акустиками. Звуковая волна – это волна, распространяющаяся в упругой среде, это продольная волна, и, когда она распространяется в упругой среде, у нас чередуются сжатие и разряжение. Передается она с течением времени на расстояние. К звуковым волнам относятся такие колебания, которые осуществляются с частотой 20 Гц и 20 тыс. Гц. Я написала, что этот диапазон будет называться слышимый звук. Этим длинам волн соответствует в той среде, о которой мы говорили, воздух при t = 20 °C соответствует 17 м длина волны и 20 тыс. Гц частота – 17 мм. Существуют еще такие диапазоны, которыми занимаются акустики, – инфразвуковые и ультразвуковые. Инфразвуковые – это те, которые имеют частоту меньше 20 Гц. И ультразвуковые – это те, которые имеют частоту больше 20 тыс. Гц. Каждый образованный человек должен ориентироваться в диапазоне частот звуковых волн и знать, что если он пойдет на УЗИ, то картинка на экране компьютера будет строиться с частотой больше 20 тыс. Гц. Инфразвук – тоже важные волны, которые используют для колебаний поверхности (например, чтобы разрушить какие-нибудь большие объекты). Мы запускаем инфразвук в почву – и почва дробится. Где такое используется? Например, на алмазных приисках, где берут руду, в которых есть алмазные компоненты, и дробят на мелкие частицы, чтобы найти эти алмазные вкрапления. Значит, скорость звука зависит от условий среды и температуры. Я специально выписала эти важные расхождения, которые происходят с волной, если мы берем другую среду или увеличиваем температуру. Посмотрите, в воздухе скорость звука при t=0 °C V= 331 м/с, при t=1 °C скорость увеличивается на 1,7 с. Если вы – исследователь, то вам могут пригодиться такие знания. Вы, может быть, даже придумаете какой-нибудь температурный датчик, который будет фиксировать или будет расхождения температуры мерить путем изменения скорости звука в среде. Я говорила: чем плотнее среда, чем более серьезное взаимодействие между частицами среды, тем быстрее распространяется волна. Мы в прошлом параграфе обсудили это на примере воздуха сухого и воздуха влажного. Посмотрите, в воде скорость, для воды V = 1400 м/с. Звук, если мы его будем распространять (стучать по камертону, например, или по железке каким-нибудь предметом в воде и в воздухе), то скорость распространения увеличивается почти в 4 раза. По воде информация дойдет быстрее в 4 раза, чем по воздуху. А в стали и того быстрее, посмотрите, V = 5000 м/с = 5 км/с. Я, чтобы вы это запомнили, специально написала такой маячок – Илья Муромец. Вы знаете из былин, что Илья Муромец пользовался (да и все богатыри, да и обычные русские люди и мальчики РВС Гайдара), пользовались очень интересным способом обнаружения объекта, который идет далеко еще, приближается, но располагается еще далеко. Звук, который он издает при движении – поезд либо конница вражеская, еще не видно и не слышно этой конницы. Илья Муромец, припав ухом к земле, может ее услышать. Почему? Потому что по твердой земле передается звук с большей скоростью, значит, быстрее дойдет до уха Ильи Муромца и он сможет подготовиться к встрече неприятеля. Самые интересные звуковые волны – музыкальные звуки и немузыкальные шумы. Какие предметы могут создать звуковые волны? Если мы возьмем источник волны и упругую среду, если мы заставим источник звука колебаться гармонически, то у нас возникнет замечательная звуковая волна, которая будет называться – звук музыкальный. Вы, знаете эти источники звуковых волн: например, струны у гитары или струны у рояля. Это, может быть, звуковая волна, которая создана в зазоре воздушном трубы (например, органа или трубы, духовых каких-нибудь инструментов). Из уроков музыки вы знаете ноты: до, ре, ми, фа, соль, ля, си. Называются в акустике тоны. Обозначаются такими буквами. Самое удивительное, что все предметы, которые могут издавать тоны, у всех них будут особенности. Чем они различаются? Они различаются длиной волны и частотой. Если эти звуковые волны создаются не гармонически звучащими телами или не связаны в общую какую-то оркестровую пьесу, то такое количество звуков будет называться шумом. Хаотическая смесь звуков – это шум. Понятие шум есть бытовое, есть физическое, оно очень похоже, и поэтому мы его вводим как отдельный важный объект рассмотрения.
Переходим к количественным оценкам звуковых волн. Какие у музыкальных звуковых волн характеристики? Эти характеристики распространяются исключительно на гармонические музыкальные колебания. Итак, громкость звука . Чем определяется громкость звука? Я здесь нарисовала распространение звуковой волны во времени или колебания источника звуковой волны. Он располагается здесь и начинает колебаться, при этом колеблется гармонически, вызывает музыкальный звук. При этом, если мы добавили в систему не очень много звука (стукнули тихонечко по ноте фортепиано, например), то будет тихий звук. Если мы громко, высоко поднимая руку, вызовем этот звук, стукая по клавише, получим громкий звук. От чего это зависит? По-моему, всем понятно, что все будет зависеть от амплитуды колебания источника звука. У тихого звука амплитуда колебаний меньше, чем у громкого звука А т < А гр .
Следующая важная характеристика музыкального звука и любого другого – высота . От чего зависит высота звука? Высота зависит от частоты. Мы можем заставить источник колебаться часто, а можем заставить не очень быстро колебаться, совершать за единицу времени меньшее количество колебаний. Посмотрите, как я это математически нарисовала на доске. Первый низкий звук колеблется таким образом. Здесь развертка во времени. Колебания происходят тут, можно заставить струну так колебаться. Мы будем колебания описывать таким образом. При этом то виртуальное, то, чего нету, а есть только в нашем сознании, развертка во времени, мы ее таким образом нарисовали.
У меня длина волны одной укладывается в такой промежуток времени. У второй волны я специально амплитуду сделала одинаковой, чтобы громкость звука была одинаковой. Окажется, что если мы умудримся за то же время совершить два колебания источником звука, то звук получится высокий. Поэтому можно сделать интересный вывод. Если человек поет басом, то у него источник звука (это голосовые связки) колеблется в несколько раз медленнее, чем у человека, который, например, женщина, которая поет сопрано. У нее чаще колеблются голосовые связки, поэтому вызывают чаще очаги сжатия и разряжения в распространении волны. Есть еще одна интересная характеристика звуковых волн, которую физики не изучают. Это тембр . Вы знаете и легко различаете одну и ту же музыкальную пьесу, которую исполняют на балалайке или на виолончели. Чем отличаются эти звучания или чем отличается это исполнение? Мы попросили в начале эксперимента людей, которые извлекают звуки, делать их примерно одинаковой амплитуды. Громкость звука чтобы была одинакова. Это так в оркестре, если не требуется выделения какого-то инструмента, все играют примерно одинаково, в одинаковую силу. Так вот тембр балалайки и виолончели отличается, потому что звук, если бы мы его нарисовали, который извлекают из одного инструмента из другого, мы бы нарисовали с помощью диаграмм, то ничем бы не отличался. Но вы легко отличаете эти инструменты по звуку. Еще один пример, почему тембр важен. Два певца, которые заканчивают один и тот же музыкальный вуз, консерваторию, у одинаковых педагогов, учились одинаково хорошо на пятерки. Почему-то один становится выдающимся исполнителем, а другой всю жизнь недоволен своей карьерой, пытается сделать что-то лучше. На самом деле это определяется исключительно их инструментом, который вызывает как раз голосовые колебания в среде, т.е. у них отличаются голоса по тембру. Если тембр голоса таков, что он вызывает у всех остальных людей какие-то сильные эмоции (например, самая простая эмоция – это мурашки по коже бегают), если даже такое физическое изменение среды при передаче от певца к вам в уши этого колебания вызывает у вас изменение кожного покрова, вы можете смело считать, что этот человек – гений. Спасибо за внимание.
Есть интересные факты о звуке как о физическом явлении воспринимаемом человеком органами слуха.
Звуки для человека имеют важную информацию получаемую из окружающего мира. В медицине, например, широко применяется .
Интересные факты о звуке не доходят до современного человека, оставаясь где-то на страницах школьных учебников и детских энциклопедий.
Одной из самых интересных тем физики можно назвать свойства и возможности звуковых волн.
Вот, например, такой интересный факт: мы привыкли считать, что глухие люди – это те, которые не слышат звуки. Но все не совсем так, глухие вполне воспринимают их и могут даже иметь музыкальный слух. Пример тому – известный великий композитор, Бетховен, который использовал нехитрое изобретение для распознавания звука.
Людвиг ван Бетховен
Известно, что великий композитор написавший более 240 сочинений, из которых – девять завершенных симфоний, пять фортепианных концертов и 18 струнных квартетов в 45 лет потерял слух. Так вот после 45 лет Бетховен приставлял к роялю конец палки, в то время как другой ее конец брал в зубы. Таким образом, звук вибрационным путем передавался через костные шары зубов и черепа и доходил до самого внутреннего уха, которое было здоровым.
Для подобного эксперимента, вы можете взять в зубы механические наручные часы и закрыть уши. Тиканье часов превратится в гулкие удары, настолько сильным оно будет казаться. Удивительно, что практические глухие и полностью глухие люди могут говорить по телефону при помощи распознавания вибраций. Они прижимают трубку не к раковине уха, а к височной кости. Люди с нарушениями слуха могут быть и отличными танцорами, так как колебания проникают во внутреннее ухо не только через раковину, но и через все кости скелета, к ногам через пол.
Немало интересных фактов в себе таит тема инфразвуковых волн. Инфразвуком называют колебания ниже, чем частота в 16 Гц. Эти волны отлично передаются по воде, поэтому с их помощью общаются многие морские животные, прекрасно ориентируясь на низких глубинах и широких водных пространствах. Инфразвук распространяется даже на сотни километров. Ученые увлеченно проводят исследования на тему влияния инфразвука на человека.
Есть в истории очень известный случай, связанный с инфразвуком.
Роберт Вуд
Однажды в девятнадцатом веке в каком-то театре ставилась пьеса о Средневековье, в связи с чем знаменитый на то время физик Р. Вуд (1868-1955) получил заказ на огромную органную трубу, метров сорока длиной. Настолько длинная труба нужна была для издавания очень низких, почти не воспринимаемых человеческим ухом звуков. Звуковая волна в сорокаметровой трубе приблизительно составляет около 8 Гц.
Но во время спектакля произошел конфуз: инфразвук, который выдал инструмент не был слышен, но при этом стал вторить альфа-волнам мозговой активности, сработала . Мало кто знал тогда, что этот альфа-ритм, созданный искусственно так повлияет на людей: у зрителей началась паника и они все разбежались, даже не досмотрев спектакль.
Интересные и жуткие факты:
Теперь, когда вы узнали все эти удивительные и интересные факты о звуке, вы знаете, об огромной роли звука в нашей жизни, а может испортить нам жизнь.
Среди наших многочисленных чувств способность слышать звук должна быть одной из лучших. Слушаем ли мы прекрасную мелодию, или рев набирающего скорость автомобиля, звук помогает нам наслаждаться красотой природы и удерживает нас от грозящей гибели. Но звуков гораздо больше, чем способно уловить наше ухо. Например, некоторые животные, такие как дельфины, используют звук, чтобы получить информацию об окружающем мире, используя для этого эхолокацию. Любопытно узнать о звуке больше? Вот 25 случайных и интересных фактов о звуке (вы просто не поверите своим ушам!)
1. Кости среднего уха - молоточек, наковальня и стремечко - помогают превращать волны, вызванные давлением, в механические вибрации.
2. Системы сигнализации издают звуки частотой от 1 до 3 кГц. Этот частотный диапазон очень чувствителен для ушей человека, и нам становится трудно ориентироваться.
3. Музыкальные звуки - это равномерные вибрации, а шумы - нерегулярные вибрации. Музыкальные звуки различаются по высоте, громкости, интенсивности, качеству и тембру.
4. Скорость звука составляет около 344 м в секунду в сухом воздухе при 20 градусах Цельсия.
5. Ухо здорового молодого человека может улавливать все частоты от 20 до 20 000 герц.
6. Для сравнения, дельфин может слышать и воспроизводить звуки до 150 кГц, что составляет диапазон в 150 000 герц. Это означает, что есть некоторые звуки, издаваемые дельфинами, которые люди даже не слышат. Дельфины постоянно используют разные звуки для эхолокации.
7. Люди, которые страдают Превосходящим синдромом раскрывания канала, могут испытывать ощущение, что они слышат, как их тело звучит на высоких уровнях, в том числе слышать движения собственных глаз.
8. Благодаря эффекту Доплера музыкальная пьеса, звучащая на скорости в два раза быстрее скорости звука, будет звучать правильно и стройно, но только в обратную сторону.
9. Будь то симфонический оркестр или хэви-метал группа, если они будут играть музыку на уровне 120 дБ, то это приведет к повреждению слуха.
10. Поскольку частицы воды расположены ближе друг к другу, чем частицы воздуха, в воде звук распространяется в четыре раза быстрее.
11. Производители фильмов ужасов используют инфракрасный звук, чтобы вызвать беспокойство, печаль и даже учащенное сердцебиение.
13. Активные шумопоглощающие наушники используют деструктивные помехи, чтобы аннулировать входящий звук и полностью стереть звуковые волны.
14. Если вы хлопнете в ладоши перед пирамидой Чичен-Ица Эль-Кастильо (Chichen Itza"s El Castillo), эхо будет звучать как чириканье птицы.
15. В старых телевизионных пультах использовали алюминиевый стержень и молоточек, чтобы с помощью звука, не воспринимаемого человеческим ухом, переключиться на нужный канал или изменить громкость.
16. Астрономы обнаружили черную дыру, находящуюся на расстоянии 250 миллионов световых лет от нас, которая издавала звук, соответствующий звучанию гитарной струны на определенных октавах.
17. Британские ученые обнаружили, что слонов пугает звук, издаваемый пчелами, и они убегают, когда слышат его.
18. По некоторым оценкам учёных, звук в 1100 децибел полностью уничтожит вселенную в черной дыре.
19. Поскольку электрические автомобили очень тихие, из соображений безопасности требуют, чтобы они издавали некоторые искусственные звуки.
20. Звук не может перемещаться в безвоздушном пространстве потому, что там нет молекул, которые могли бы вибрировать.
21. В 1883 году извержение вулкана на острове Кракатау (Krakatoa) произвело звук, который выбил окна, встряхнул дома и, как сообщается, был слышен на расстоянии 160 км от взрыва. Созданные им атмосферные ударные волны семь раз обогнули Землю, прежде чем рассеялись.
22. Чтобы оглушить свою добычу, рак щелкун производит чрезвычайно громкий хлопок. Громкость хлопка достигает 218 децибел, что даже громче, чем выстрел из пистолета.
23. Голубые киты могут издавать звуки под водой, достигающие 188 децибел, которые будут слышны на 800 км.
24. Исследования, проводимые в психоакустике, помогают понять, как звук влияет на нашу психологию и нервную систему.
25. Исследователи из Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology, MIT) обнаружили, что, даже если вы не записываете звук во время видеосъемки, голос на ней можно воссоздать исключительно по небольшим вибрациям окружающих вещей.
Звук - это неотъемлемая часть жизни каждого человека, животного и даже техники. Многие животные ориентируются в пространстве именно благодаря звуковым волнам, которые эхом раздаются в пространстве и возвращаются. Некоторые ученые изобрели даже звуковые терапии, которые помогают людям справиться с различными заболеваниями. Если бы у человека не было слуха, он бы потерял очень многое. Человечество не только пропустило бы сонаты Бетховена, но и попросту плохо ориентировалось, например, переходя дорогу, не услышали мчащуюся машину. Сегодня мы расскажем вам десять интересных фактов о звуке.