Класс!ная физика



Звуковые волны. Распространение звука. Опыты

09.2017


С точки зрения физики, звук — это механическое колебание, распространяющееся в среде.


Опыт 1

Как частота возникающего звука зависит от длины колеблющегося тела?
Положите  гибкую пластиковую или металлическую линейку на стол так, чтобы она примерно на три четверти выступала за край стола.
Крепко прижмите рукой один край линейки к столу. Другой рукой отогните свободный край линейки вниз и отпустите его.
Послушайте, какой звук при этом возникнет, и обратите внимание на то, как быстро колеблется свободный конец линейки.

Повторите опыт, но  когда линейка начнет колебаться, медленно подвиньте ее так, чтобы выступающая над столом часть линейки стала меньше.



Оказывается, что при уменьшении длины колеблющегося конца линейки звук меняется. Заметьте, как при уменьшении длины колеблющегося конца линейки будет меняться издаваемый ею звук и как быстро будет колебаться конец линейки в этом случае.

Почему?
Звуковые волны — это волны, возникающие в результате колебаний какого-либо тела и  распространяющиеся в среде.  Колеблющееся тело вынуждает окружающую его среду колебаться. Линейка — колеблющийся   источник звука. Колебания линейки заставляют молекулы воздуха, находящиеся рядом с линейкой, двигаться вперед и назад с той же частотой. При этом создаются области сжатий (там, где молекулы спрессованы более тесно) и разрежений (там, где молекулы удалены друг от друга дальше обычного расстояния). Волны, в которых есть области сжатий и разрежений, называются продольными. К продольным волнам относятся звуковые волны.

Благодаря движению воздуха вокруг колеблющейся линейки звуковая энергия передается через воздух. Колебания воздуха достигают ваших ушей и ударяют о барабанные перепонки, и они тоже начинают колебаться. Частота колебаний барабанных перепонок интерпретируется мозгом как звук определенной высоты. При уменьшении длины линейки частота ее колебаний увеличивается. Таким образом, частота колебаний линейки обратно пропорциональна ее длине. Звук становится выше по мере того, как частота возрастает.


Опыт 2

Будет ли высота звука зависеть от плотности вещества, из которого сделано колеблющееся тело, и если будет, то каким образом?

Повторите опыт с деревянной  линейкой, т.е. с линейкой из более плотного материала.


Опыт 3

 Звуковая волна переносит энергию. Может ли звук  совершать работу?

Отрежьте дно у бумажного стакана объемом 270 мл. Возьмите квадратный кусок вощеной бумаги с длиной стороны 15 см. С помощью тонкого маркера нарисуйте на бумаге сетку, состоящую из квадратиков со стороной 1 см. Накройте верх стакана этой бумагой и закрепите ее на стакане с помощью резинки. Лишние части бумаги отрежьте. В квадратике, находящемся в самом центре на стакане, нарисуйте крестик: X. Положите радиоприемник  или  колонку вверх громкоговорителем.


Поставьте стакан без дна на динамик. Включите радио на небольшую громкость и найдите в эфире радиопомехи. Вы услышите постоянный звук одного тона. Определите, в каком положении должен находиться регулятор громкости в случае тихого, среднего и громкого звука. Выключите радио и положите одно зерно риса на центральный квадратик вощеной бумаги ( на X).

Включите радио и поставьте громкость на тихий звук. Проследите за всеми движениями зерна риса из центрального квадратика.

Повторите ваш опыт со средним и громким звуком.
Оцените зависимость между громкостью и энергией звуковой волны.


Опыт 4

Звук может распространяться  в твердом, жидком или газообразном  веществе.
Как  сравнить эффективность распространения звука в газе и твердом веществе?

Возьмите обычные наручные часы.
Вначале держите часы на расстоянии вытянутой руки. Медленно подносите часы к уху до тех пор, пока не услышите первое слабое тиканье. В этом положении измерьте расстояние от часов до уха.

Затем прижмите ухо к столу и положите часы на стол на расстоянии вытянутой руки от уха. Послушайте, не будет ли слышно тиканья часов. Если вы услышите тиканье в этом положении, попросите вашего помощника медленно отодвинуть часы подальше, пока тиканье не станет слабым.

Если же вы не услышите тиканья часов на расстоянии вытянутой руки, медленно придвигайте к себе часы и найдите положение, в котором они будут слышны. Измерьте расстояние от часов до уха и сравните его с тем расстоянием, на котором вы смогли услышать слабое тиканье часов, прислушиваясь к ним в воздухе.


Опыт 5

Как распространяется звук в воде?
Возьмите обычные наручные часы, поместите их в целый пластиковый пакет, туго завяжите пакет, чтобы не проникла вода. Привяжите к мешку веревку и опустите его в аквариум с водой.

Мешок с часами должен находиться на середине расстояния между дном и поверхностью воды, поблизости от стенки аквариума. Прижмите ухо к противоположной стенке аквариума.

Если вы услышите тиканье часов, измерьте расстояние до них. Если нет, попросите вашего помощника двигать часы в вашу сторону до тех пор, когда вы сможете услышать тиканье, Измерьте это расстояние. Сравните это расстояние с теми, которые вы получили в  предыдущем опыте.

Источник: Дж. Ванклив "Занимательные опыты по физике" и "200 экспериментов" и




Устали? - Отдыхаем!

Вверх