Молекулярная физика

340

Молекулярная физика

Механические и звуковые волны

341

а)

V

11 ифразвук - - упругая волна с частотой V < 16 Гц;

ультразвук — упругая волна с частотой v > 20 кГц.

255^

Но. шикновение и вос­приятие звуковых волн. Пауковые волны могут распространяться только в материальной среде

§ 73. Звуковые волны

Возникновение и восприятие звуко»овых воли

Звуки, воспринимаемые человеческигм у ухом, явлн ются одним из важнейших источни^совюв информл ции об окружающем мире. Шум мгор^ря и ветра. пение птиц, голоса людей и крики живовотных, рас­каты грома, звуки движущихся машин, н, восприми маемые человеческим ухом, позволяют лг легче адап­тироваться в изменяющихсявнешни:ху условиях. Рассмотрим процесс возникновения и и воспрпн тия звуковых волн.

Звуковые волны — упругие волны в с среде, вы­зывающие у человека слуховые

Колебания источника звука (напрзимшер, струим или голосовых связок) вызывают в воздздухе вол им сжатия и разрежения (рис. 255).

Достигнув человеческого уха, звукодовые волны заставляют барабанную перепонку соверершать им нужденные колебания с частотой, равнсной частоте! колебаний источника. Свыше 20 рецепторных окончаний, находящихсяся во влут рением ухе, преобразуют механичеизкщие колеи.! ния в электрические импульсы. При перередаче им­пульсов по нервным волокнам в Головиной мо;п \ человека возникают определенные сл*ухгховые он iv щения. Слуховые ощущения у человекгка вызыва­ют звуковые волны с частотой коле(5анший, лежа щей в пределах от 16 Гц до 20 кГц.

Изучению звука посвящена специааальная об­ласть физики - - акустика.

Как следует из формулы (184), частота коле­баний обратно пропорциональна размеру колеб­лющегося источника, поэтому инфразвуковые волны, имеющие малую частоту, вызываются источниками, размеры которых превышают рас­стояния, характерные для повседневного опыта человека. Такие волны возникают при землетря­сении, извержении вулкана, грозовом разряде, взрыве ядерной бомбы.

Звуковые волны создаются источниками, имеющими размеры от нескольких миллиметров до десятков метров.

Миллиметровые источники могут генериро­вать ультразвуковые волны, которые (так же как и инфразвук) не вызывают слуховых ощущений у человека. Ультразвук способны излучать и улав­ливать некоторые животные, например летучие Мыши и дельфины (рис. 256).

Анализ отраженных сигналов, полученных при ультразвуковой локации, помогает этим жи­вотным ориентироваться в пространстве в услови-|ях слабой освещенности или отсутствия видимого света и находить пищу.

Распространение звуковых волн. Необходи­мое условие распространения звуковых волн - наличие материальной среды.

В вакууме звуковые волны не распространя­ются, так как там нет частиц, передающих взаи­модействие от источника колебаний.

Поэтому на Луне из-за отсутствия атмосферы царит полная тишина. Даже падение метеорита на ее поверхность не слышно наблюдателю.

Скорость распространения звуковых волн оп­ределяется скоростью передачи взаимодействия между частицами.

В газе скорость звука уг оказывается порядка

(точнее - - несколько меньше) тепловой скорости V кв молекул (см. (155)) и поэтому увеличивает­ся с ростом температуры газа. В воздухе при тем­пературе 20 °С VТ = 343 м/с = 1235 км/ч.

А 256

Ультразвуковая локацш как способ ориентации в пространстве и поиска пищи в условиях слабой освещенности:

а) при крике летучей
мыши генерируется
ультразвуковая волна
с частотой 100 кГц;

б) частота ультразву­
кового сигнала,
испускаемого дельфином
(порядка 1 МГц,/, позво­
ляет обнаруживать дро
бинку диаметром 4 мм
на расстоянии 30 м.

1  — источник звука;

2  — испускаемый сигнал

3  - - отраженная волна;

4  - - внутреннее ухо