Тема урока: «Звуковые волны» (стр. 3 )

Так, например, шмель машет в полете своими крылышками с меньшей частотой, чем комар: у шмеля она составляет 220 взмахов в секунду, а у комара -500-600. поэтому полет шмеля сопровождается низким звуком (жужжанием), а полет комара - высоким (писком).

Звуковую волну определенной частоты иначе называют музыкальным тоном. Поэтому о высоте звука часто говорят как о высоте тона.

Основной тон с «примесью» нескольких колебаний других частот образует музыкальный звук. Например, звуки скрипки и пианино могут включать в себя до 15-20 различных колебаний. От состава каждого сложного звука зависит его тембр.

Частота свободных колебаний струны зависит от ее размеров и натяжения. Поэтому, натягивая струны гитары с помощью колышков и прижимая их к грифу гитары в разных местах, мы изменим их собственную частоту, а следовательно, и высоту издаваемых ими звуков.

Характер восприятия звука во многом зависит от планировки помещения, в котором слушается речь или музыка. Объясняется это тем, что в закрытых помещениях слушатель воспринимает, кроме прямого звука, еще и слитный ряд быстро следующих друг за другом его повторений, вызванных многократными отражениями звука от находящихся в помещении предметов, стен, потолка и пола.

Увеличение длительности звука, вызванное его отражениями от различных препятствий, называется реверберацией. Реверберация велика в пустых помещениях, где она приводит к гулкости. И, наоборот, помещения с мягкой обивкой стен, драпировками, шторами, мягкой мебелью, коврами, а также наполненные людьми хорошо поглощают звук, и поэтому реверберация в них незначительна.

Эхо.

Отражением звука объясняется и эхо. Эхо – это звуковые волны, отраженные от какого - либо препятствия (зданий, холмов, леса и т. п.) и возвратившиеся к своему источнику. Если до нас доходят звуковые волны, последовательно отразившиеся от нескольких препятствий и разделенные интервалом времени t>50-60 мс, то возникает многократное эхо. Некоторые из таких эхо приобрели всемирную известность. Так, например, скалы, раскинутые в форме круга возле Адерсбаха в Чехии, в определенном месте троекратно повторяют 7 слогов, а в замке Вудсток в Англии эхо отчетливо повторяет 17 слогов!

Название «эхо» связано с именем горной нимфы Эхо, которая согласно древнегреческой мифологии, была безответно влюблена в Нарцисса. От тоски по возлюбленному Эхо высохла и окаменела, так что от нее остался лишь голос, способный повторять окончания произнесенных в ее присутствии слов.

Звуковые волны характеризуются частотой в пределах от 16 Гц до 20 кГц. Упругие волны частотой v < 16 Гц называются инфразвуком, а с частотой v > 20 Гц – ультразвуком.

Инфразвук.

Инфразвуковые волны человеческое ухо не воспринимает. Несмотря на это, они способны оказывать на человека определенные физиологические воздействия. Объясняются эти воздействия резонансом. Внутренние органы нашего тела имеют достаточно низкие собственные частоты: брюшная полость и грудная клетка – 5- 8 Гц, голова – 20 – 30 Гц. Имея частоты того же порядка, инфразвуковые волны заставляют наши органы вибрировать и при очень большой интенсивности способны привести к внутренним кровоизлияниям.

Опыты показали, что облучение людей достаточно интенсивным инфразвуком может вызвать потерю чувства равновесия, тошноту, непроизвольные вращения глазных яблок и т. д.

Однажды американский физик Р. Вуд принес в театр специальный аппарат, излучающий инфразвуковые волны, и, включив его, направил на сцену. Никакого звука никто не услышал, однако с актрисой случилась истерика.

Инфразвук не воспринимается человеческим ухом, однако его способны слышать некоторые животные. Например, медузы уверенно воспринимают инфразвуковые волны с частотой 8 – 13 Гц, возникающие при шторме в результате взаимодействия потоков воздуха с гребнями морских волн. Достигая медуз, эти волны заранее (за 15 часов!) «предупреждают» их о приближающемся шторме.

Источниками инфразвука могут служить грозовые разряды, орудийные выстрелы, извержения вулканов, взрывы атомных бомб, землетрясения, работающие двигатели реактивных самолетов, ветер, обтекающий гребни морских волн, и т. д.

Для инфразвука характерно малое поглощение в различных средах, вследствие чего он может распространяться на очень большие расстояния. Это позволяет определять места сильных взрывов, положение стреляющего орудия, осуществлять контроль за подземными ядерными взрывами, предсказывать цунами и т. д.

Ультразвук.

Ультразвук тоже не воспринимается человеческим ухом. Однако его способны излучать и воспринимать некоторые животные. Например, дельфины благодаря этому уверенно ориентируются в мутной воде. Посылая и принимая возвратившиеся назад ультразвуковые импульсы, они способны на расстоянии 20 – 30 м обнаружить даже маленькую дробинку, осторожно опущенную в воду. Ультразвук помогает и летучим мышам, которые обладают плохим зрением или вообще ничего не видят. Издавая с помощью своего слухового аппарата ультразвуковые волны (до 250 раз в секунду), они способны ориентироваться в полете и успешно ловить добычу даже в полной темноте. Любопытно, что у некоторых насекомых в ответ на это выработалась особая защитная реакция: отдельные виды ночных бабочек и жуков также оказались способными воспринимать ультразвуки, издаваемые летучими мышами, и, услышав их, они тут же складывают крылья, падают вниз и замирают на земле.

Ультразвуковые волны с частотой более 25 кГц вызывают болезненные ощущения у птиц. Это используется для отпугивания чаек от водоемов с питьевой водой.

Зубчатым китам ультразвуковые сигналы позволяют охотиться на кальмаров при полном отсутствии света.

Ультразвук находит широкое применение в науке и технике, где его получают с помощью различных механических и электромеханических устройств. Источники ультразвука устанавливают на кораблях и подводных лодках. Эхолоты и гидролокаторы позволяют измерять глубину моря, решая различные навигационные задачи, осуществлять рыбопромысловую разведку, а также решать военные задачи.

В промышленности по отражению ультразвука от трещин в металлических отливках судят о дефектах в изделиях.

Ультразвуки дробят жидкие и твердые вещества, образуя различные эмульсии и суспензии.

С помощью ультразвука удается осуществить пайку алюминиевых изделий, что с помощью других методов сделать не удается.

Преобразование ультразвука в электрические колебания, а их затем в свет позволяет осуществить звуковидение. При помощи звуковидения можно видеть предметы в непрозрачной для света воде.

В медицине при помощи ультразвука осуществляют сварку сломанных костей, обнаруживают опухоли, осуществляют диагностические исследования в акушерстве и т. д. Биологическое действие ультразвука (приводящее к гибели микробов) позволяет использовать его для стерилизации молока, лекарственных веществ, а также медицинских инструментов.

Закрепление:

1.  Чем определяется громкость звука? (Громкость звука определяется его амплитудой)

2.  Как называется единица громкости? (Единицу громкости называют соном («сонус» - звук))

3.  Чем определяется высота звука? (Высота звука определяется его частотой)

4.  Из чего «состоит» музыкальный звук? (Основной тон с «примесью» нескольких колебаний других частот образует музыкальный звук)

5.  Что такое эхо? (Эхо – это звуковые волны, отраженные от какого - либо препятствия (зданий, холмов, леса и т. п.) и возвратившиеся к своему источнику)

6.  Что такое инфразвук? (Упругие волны частотой v < 16 Гц называются инфразвуком)

7.  Приведите примеры источников инфразвуковых волн. (Источниками инфразвука могут служить грозовые разряды, орудийные выстрелы, извержения вулканов, взрывы атомных бомб, землетрясения, работающие двигатели реактивных самолетов, ветер, обтекающий гребни морских волн, и т. д.)

8.  Чем объясняется физиологическое действие инфразвука на человека? (Объясняются эти воздействия резонансом)

9.  Что такое ультразвук? (Упругие волны частотой v > 20 Гц называют ультразвуком)

10.  Приведите примеры использования ультразвуковых волн представителями животного мира. (Ультразвуковые волны с частотой более 25 кГц вызывают болезненные ощущения у птиц. Это используется для отпугивания чаек от водоемов с питьевой водой. Зубчатым китам ультразвуковые сигналы позволяют охотиться на кальмаров при полном отсутствии света.)

11.  Где и для чего применяются инфра - и ультразвуки? (Для инфразвука характерно малое поглощение в различных средах, вследствие чего он может распространяться на очень большие расстояния. Это позволяет определять места сильных взрывов, положение стреляющего орудия, осуществлять контроль за подземными ядерными взрывами, предсказывать цунами и т. д. Ультразвук находит широкое применение в науке и технике, где его получают с помощью различных механических и электромеханических устройств. В промышленности по отражению ультразвука от трещин в металлических отливках судят о дефектах в изделиях. Ультразвуки дробят жидкие и твердые вещества, образуя различные эмульсии и суспензии. С помощью ультразвука удается осуществить пайку алюминиевых изделий, что с помощью других методов сделать не удается. Преобразование ультразвука в электрические колебания, а их затем в свет позволяет осуществить звуковидение. При помощи звуковидения можно видеть предметы в непрозрачной для света воде. В медицине при помощи ультразвука осуществляют сварку сломанных костей, обнаруживают опухоли, осуществляют диагностические исследования в акушерстве и т. д. Биологическое действие ультразвука (приводящее к гибели микробов) позволяет использовать его для стерилизации молока, лекарственных веществ, а также медицинских инструментов.)

Домашнее задание: глава 3, § 26, 27, вопросы

Учебник , «Физика 8 кл.». М.: Просвещение, 2000.

Предмет: биология

Класс: 8

Тема урока: «Предупреждение нарушений органов слуха»

Тип урока: урок-семинар

Цель: сформировать знания о предупреждении нарушений органов слуха.

Знать: гигиену органов чувств (слухового анализатора)

Уметь: соблюдать правила здорового образа жизни человека, его личной и общественной гигиены; характеризовать гигиену органов слуха.