Отражение звука. Эхо

Отражение звука. Эхо. Звуковой резонанс

Отражение звука. Эхо

На прошлом уроке мы с вамизатрагивали вопрос о распространении звуковых волн. Давайте вспомним, чтозвуковые волны — это упругие продольные волны, которые, воздействуя на слуховойаппарат человека, вызывают слуховые ощущения. Для распространения звуковых волннеобходимо наличие среды. То есть в вакууме звуковые волны распространяться немогут.

— А что произойдёт, если напути звуковой волны появится препятствие?

Чтобы ответить на этот вопрос,давайте рассмотрим ситуацию, когда на пути звуковой волны встаёт плоскаятвёрдая поверхность, например, стена.

Так как звуковая волна являетсяпродольной волной сжатия и разрежения, то, передаваясь от одного слоя молекулвоздуха к другому, сгущение дойдёт до воздушного слоя, прилегающего кповерхности стены.

Получив толчок, частицы этого слоя ударятся о стену,оттолкнутся от неё и образуют новую волну сгущения, бегущую в обратномнаправлении. Этот процесс называют отражением звука.

В большинстве случаев плоскиетвёрдые поверхности отражают около девяносто пяти процентов звука. Однако какойбы жёсткой ни была стена, стоящая на пути звуковой волны, всё равно часть звукапроникает внутрь. Чем массивнее стена, тем меньше она пропускает звук. Инаоборот, чем стена тоньше, легче и мягче, тем слабее отражается от неё звук.

Ослабление звуковой волныназывают поглощением звука.

Чтобы показать, что звукдействительно отражается от преград, проведём такой опыт. Возьмём в качествеисточника звука громкоговоритель. Приёмником звука нам будет служить микрофон,соединённый с осциллографом — прибором, позволяющим регистрировать звук.Поставим громкоговоритель и микрофон на расстоянии метра под некоторым угломдруг к другу. Включим источник звука — прибор звук не регистрирует.

А теперь на пути звуковойволны поставим экран. При некотором его положении прибор покажет, что звукпопадает в микрофон.

Если провести линии,указывающие направление распространения звука от источника к экрану и от экранак приёмнику, а также восставить перпендикуляр в точку падения звуковой волны,то не трудно заметить, что угол падения равен углу отражения.

Поскольку при взаимодействиизвуковой волны со стеной волна отражается, то возникает закономерный вопрос:можем ли мы услышать эту отражённую звуковую волну?

Оказывается, можем, но тольков том случае, когда между первоначальным и отражённым звуками проходит не менее1/15 секунды. Это звуковое явление хорошо знакомо всем, и его называют эхом.

Эхо можно услышать в горах, вбольших пустых помещениях и так далее. Однако в обычных жилых помещениях мы эхоне слышим. Давайте посмотрим почему. Итак, предположим, что мы находимся вобычной комнате на расстоянии 3 метров от стены.

Звук нашего голоса долженпройти расстояние от нас до стены и обратно, то есть шесть метров. Еслипринять, что скорость звука равна 340 м/с, то время, которое затратит звуковаяволна на преодоление этого расстояния, составит порядка 0,2 секунды.

Как видим,интервал между двумя воспринимаемыми звуками значительно меньше того, которыйнеобходим, чтобы услышать эхо.

Но то, что мы не слышим эха вобычной комнате, не означает, что мы не слышим отражение звука от её стен.

Делов том, что в закрытых помещениях, кроме звука, создаваемого источником, мыслышим и его многократные отражения.

Однако из-за очень малого значенияинтервала времени между этими отражениями мы не можем их различить какотдельные звуки, а воспринимаем это как увеличение длительности первоначальногозвука.

Эффект увеличениядлительности звука из-за его отражения от различных препятствий называютреверберацией.

Например, в одном из лучших вакустическом плане зале — Колонном зале Дома Союзов в Москве — времяреверберации составляет около 1,75 секунды, когда он наполнен публикой, и около4 секунд в пустом.

Если отражающих поверхностей много,и они находятся на разных расстояниях, то отражённые звуковые волны дойдут до ушейв разное время. В этом случае эхо будет многократным.

Именно многократным эхом иобъясняются раскаты грома во время грозы.

На свойствах звука отражатьсяот гладких поверхностей основано действие рупора, изобретённого в 1670 году СэмюелемМорландом.

Рупор представляет собой расширяющуюся трубу, чаще круглого или прямоугольногосечения. При его использовании, звук распространяется не по всем направлениям,а образует узконаправленный пучок.

За счёт этого его мощность усиливается, и онспособен преодолеть большее расстояние.

Некоторые представителиживотного мира способны ориентироваться в пространстве издавая направленные ультразвуковыеколебаний и воспринимать их после отражения от препятствий. Это, например,летучие мыши, дельфины, птицы гуахаро, гнездящиеся в глубоких пещерахВенесуэлы, и стрижи-саланганы, живущие в пещерах Юго-Восточной Азии.

Мы уже упоминали, что способопределения местоположения тел по отражённым от них ультразвуковым сигналамназывается эхолокацией. Она широко используется в мореплавании для определениякосяков рыбы, глубины дна водоёма и его рельефа.

Для этих целей на днище суднапомещается излучатель и приёмник звука. Излучатель посылает короткие ультразвуковыесигналы.

А компьютер, анализируя время задержки и направление отражённыхсигналов, распознаёт размер объекта и определяет его положение.

Теперь поговорим ещё об одноминтересном звуковом явлении — об акустическом резонансе. Вы ужезнаете, что резонанс возникает тогда, когда частота вынуждающей силы совпадаетс собственной частотой колебательной системы. В этом случае происходитувеличение до наибольшего значения амплитуды установившихся вынужденныхколебаний.

Например, если рукой дёргатьшнур в такт его собственным колебаниям, то со временем можно заметитьувеличение амплитуды колебаний.

Резонанс может быть вызван извуковыми колебаниями. Например, если влажный палец двигать по краю бокала, тобокал будет издавать звенящие звуки. Хотя это и незаметно, палец движетсяпрерывисто и передаёт стеклу энергию короткими порциями, заставляя бокалвибрировать.

Стенки бокала также начинаютвибрировать, если на него направить звуковую волну с частотой, равной егособственной. Если амплитуда станет очень большой, то бокал может дажеразбиться.

Проведём ещё один опыт.Возьмём два камертона с одинаковой собственной частотой колебаний и поставим ихтак, чтобы отверстия ящиков, на которых они укреплены, смотрели друг на друга.Ударим молоточком по одному из камертонов. Он зазвучит. Затем приглушим его,прикоснувшись к нему рукой.

Мы услышим звучание другого камертона. Этопроисходит из-за того, что второй камертон начинает совершать колебания поддействием звука, созданного колебаниями первого камертона.

Так как частотысобственных колебаний камертонов одинаковы, то возникает резонанс: амплитудаколебаний второго камертона становится достаточно большой, чтобы звучание былослышно.

Если изменить собственную частотуколебаний второго камертона, например, надев на него резиновое колечко, то онне будет отзываться на колебания звучащего камертона, и явления резонанса непроизойдёт.

А теперь давайте посмотрим,какую роль играют ящики, на которых устанавливают камертоны. Для этого проделаемтакой опыт. Укрепим в лапке штатива камертон, а под ним поставим сосуд с водой.

Поместим в воду широкую стекляннуютрубку и заставим вибрировать над её отверстием камертон. Вынимая постепеннотрубку из воды, мы будем увеличивать столбик воздуха в ней. При определённойдлине столба воздуха мы отчётливо услышим звук.

Если же продолжать выниматьтрубку, то звук станет ослабевать, пока совсем не перестанет быть слышимым. Вэтом случае на колебания камертона отзывается воздушный столб в сосуде.Очевидно, что наиболее громкое звучание воздушного столба наступает, когдасобственная частота его колебаний совпадает с частотой колебаний камертона.

Этои есть условие резонанса. Такой закрытый с одного конца сосуд называют резонатором.

Для камертона резонаторомслужит деревянный ящик, открытый с одного конца. В музыкальных инструментах —это деки, которые усиливают издаваемые струнами звуки и придают звучаниюинструмента характерный тембр.

У человека также имеютсярезонаторы — это гортань и полость рта, усиливающие издаваемые им звуки.Существует выражение: «От громкого голоса дрожали стёкла». Здесь имеется ввидувозникновение акустического резонанса. Известен исторический факт, когда попричине резонанса при пении Фёдора Ивановича Шаляпина дрожали (то естьрезонировали) даже хрустальные подвески люстр.

Источник: https://videouroki.net/video/28-otrazhenie-zvuka-ehkho-zvukovoj-rezonans.html

Презентация по физике на тему

Отражение звука. Эхо

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайдОписание слайда:

Тема урока «Отражение звука. Эхо. Звуковой резонанс» Выполнила учитель математики и физики МБОУ СОШ №45 Бачихина С.И.

2 слайдОписание слайда:

1. Как происходит процесс отражения звука. 2. Какие условия необходимы для существования эха. 3. Какие существуют способы усиления звука. 4. Что такое звуковой резонанс и каковы условия его возникновения.

3 слайдОписание слайда:

Отражение звука. если препятствие по своим размерам намного превышает длину звуковой волны (17 мм – 21 м) (20 000 Гц – 16 Гц)

4 слайдОписание слайда:

Отражение звука Эхо – это звуковые волны, отраженные от какого- либо препятствия и возвратившиеся к источнику звука. Увеличение длительности звука, вызванное его отражением от препятствий, называется реверберацией

5 слайдОписание слайда:

Эхо – отражение кратковременного звука (импульса) от различных препятствий (стены, леса и т. п.), воспринимаемое наблюдателем.   Существует несколько типов эхо: Многократное эхо — получающееся: при наличии нескольких отражающих поверхностей, например в горных местностях.

Музыкальное эхо — возникающее на пустых стадионах или открытых с бетонными ступенями вследствие многих отражений, доходящих до наблюдателя через одинаковые временные сдвиги. При заполнении трибун зрителями эхо исчезает, т. к.

поверхности, ранее отражавшие звук, становятся поглощающимися.  

6 слайдОписание слайда:

ЭХО Промежуток времени между отраженным звуком и произнесённым в воздухе должен составлять 1/15 с. Портик Эхо в Олимпии

7 слайдОписание слайда:

Решите задачу: Наблюдатель находится на расстоянии 85 м от отвесной скалы. Через какое время он услышит эхо от произнесенного восклицания?

8 слайдОписание слайда:

Отражение звука хорошее плохое гладкие поверхности упругие тела мягкие ткани, пористые тела

9 слайдОписание слайда:

Тридцатикратное эхо дворца Симонетта в Милане. В Галерее шёпота в Соборе Св. Павла в Лондоне эхо такое, что, стоя у одной стены собора, вы можете услышать, о чём шепчутся люди у другой стены собора, находящейся от вас в 36м. В замке Вудсток в Англии эхо отчетливо повторяет 17 слогов.

10 слайдОписание слайда:

эхолот рупор

11 слайд 12 слайдОписание слайда:

Преломление – изменение направления распространения звуковых волн при переходе из одной среды в другую. Преломление возникает из-за различия скорости распространения волн в этих средах.  

13 слайдОписание слайда:

Поглощение – это ослабление интенсивности звука при прохождении его через какую-либо среду (или при отражении от поверхности раздела двух сред), вследствие превращения энергии звуковой волны в тепловую энергию. Поглощение звука зависит от свойств среды, в которой распространяется.

14 слайдОписание слайда:

огибание звуковыми волнами встречных препятствий.   Дифракция —  

15 слайдОписание слайда:

Интерференция   – сложение в пространстве двух или нескольких волн с одинаковыми частотами, вследствие чего в пространстве происходит усиление или ослабление волн.  

16 слайдОписание слайда:

Рассказывают, что при пении Ф.И. Шаляпина дрожали (резонировали) хрустальные подвески люстр. От того ли, что голос был громким? Вовсе нет. А от чего?

17 слайдОписание слайда:

Почему при некоторой скорости движения оконные стекла в пассажирском автобусе начинают дребезжать?

18 слайдОписание слайда:

Когда прислушиваются к определенному шуму, то невольно раскрывают рот. Почему?

19 слайдОписание слайда:

Какое насекомое чаще машет крыльями в полете: шмель или комар?

20 слайдОписание слайда:

Почему бесшумен полет бабочки?

21 слайдОписание слайда:

Чем вызывается звучание кузнечика?

22 слайдОписание слайда:

Даны графики колебаний двух источников звука. Какой источник создает звук большей громкости?

23 слайдОписание слайда:

Даны графики колебаний двух источников звука. Звук от какого источника выше по тону?

24 слайдОписание слайда:

Как изменится высота звука, издаваемого циркулярной пилой, если на ней начать распиливать толстую доску из плотной древесины?

25 слайдОписание слайда:

Тест.Проверь себя: 1. Какой диапазон частот имеют звуковые волны? э)16 – 20Гц з) 20 – 30кГц ц) 16Гц – 20кГц 2.

Как распространяется звук в однородной среде? х) звук распространяется прямолинейно с постоянной скоростью в одном направлении; б) звук распространяется по всем направлениям, скорость уменьшается с расстоянием; е) звук распространяется прямолинейно с постоянной скоростью по всем направлениям. 3. Пустая телега сильно гремит. О чем идет речь в пословице? о) о высоте звука р) о громкости д) о резонансе т) о скорости

26 слайдОписание слайда:

4. Чему равна длина звуковой волны в воде, если ее скорость равна 1480 м/с, а частота 740 Гц? л) 0,5 м; о) 2 м; н) 4 м. 5.

Когда возникает акустический резонанс? л) частота колебаний тела равна частоте колебаний звуковой волны с) частота колебаний тела меньше частоты колебаний звуковой волны и) частота колебаний тела больше частоты колебаний звуковой волны. 6.

Когда возникает эхо? в) звуковые волны поглощаются телами к) звуковые волны проходят сквозь тела о) звуковые волны отражаются от тел, находящихся на их пути. 7. На какую характеристику звука реагирует наше ухо? ф) длина волны м) частота л) скорость з) на все три

27 слайдОписание слайда:

Проверка теста МОЛОДЕЦ Шкала: 0 – 2б. – «2» 3 – 4б. – «3» 5 – 6б. – «4» 7б. – «5». 1 2 3 4 5 6 7 Ц Е Д О Л О М

Курс повышения квалификации

ЕГЭ по физике: методика решения задач

Проверен экспертом

Общая информация

Источник: https://infourok.ru/prezentaciya-po-fizike-na-temu-eho-rezonans-3446706.html

Скорость звука. Отражение звука. Эхо (Ерюткин Е.С.). урок. Физика 9 Класс

Отражение звука. Эхо

Тема сегодняшнего видеоурока – «Скорость звука, отражение звука, его эхо». На нём мы поговорим о распространении звука в воздухе, дадим определение этому понятию, узнаем, от чего зависит скорость звука, методы его измерения. Также узнаем, как создаётся отражённая звуковая волна и как мы можем услышать эхо.

Тема урока – распространение звука, скорость звука. Также мы поговорим об отражении звука и обсудим такое явление, как эхо.

Напомним, что звук – продольная механическая волна, которая распространяется в упругой среде и воспринимается органами слуха человека, вызывает звуковые ощущения. Наличие среды – необходимое условие распространения звука.

Как связана скорость распространения звуковых колебаний со средой? Первые эксперименты, которые были проведены по определению скорости звука в воздухе, относятся к 1636 году.

Французский ученый Мерсенн в результате эксперимента, связанного с измерением времени наблюдения за вспышкой при выстреле из ружья и услышанным звуком, определил, что скорость звука в воздухе составляет 343 м/с. При 20 °С скорость звука в воздухе составляет 343 .

После уточнений удалось выяснить, что скорость звука в воздухе определяется на сегодняшний день как 340–330 . Обратите внимание, что есть некоторый разброс, связанный с тем, в каком состоянии находится наша атмосфера.

В дальнейшем стало ясно, что скорость звука зависит, во-первых, от температуры: чем выше температура, тем скорость звука больше. И еще, оказывается, скорость звука в газах зависит от того, каковы сами эти газы, молекулы этих газов. Чем молекулы, атомы газов меньше, тем скорость звука больше.

Чем масса молекул газа меньше, тем скорость звука больше.

Например, в водороде, молекулы – маленькие объекты, маленькие частицы, скорость звука составляет 1284 . В кислороде молекулы этого газа больше, чем молекулы водорода, скорость звука составляет 316 . Можно судить о том, как изменяется скорость звука в зависимости от свойств того, каковы частицы данного газа.

Поговорим теперь о скорости звука в жидкости. В частности, в воде. В жидкости измерить скорость звука было, конечно, сложнее. Но в 1826 году в Женевском озере был проведен следующий эксперимент: в воду был опущен колокол и вместе с этим поднимался факел над водой.

Рис. 1. Определение скорости звука в воде

Исследователи в лодке ударяли в колокол, который находился под водой, молотком.

В результате звук, который распространялся по воде и под водой, достигал наблюдателя и в этот момент поднимали другой факел, на другой лодке. Засекали время, в течение которого происходило это наблюдение.

Итак, скорость звука в воде именно в этом эксперименте составила 1440 . Скорость звука в воде при 8 °С составляет 1440.

Обратите внимание, что в данном случае тоже есть зависимость от температуры воды. Конечно, самая большая скорость распространения звука – это распространение звука в твердых телах. Например, в стали скорость распространения звука составляет 5000 , т.е. 5 км в секунду. В зависимости от того, какая сталь по составу, скорость может изменяться. Она может быть и больше и составлять даже 6000 .

Можно сделать следующий вывод о величинах, от которых зависит скорость звука в различных веществах. Во-первых, огромную роль играет плотность вещества. Давайте посмотрим на таблицу и пронаблюдаем, как меняется скорость звука в зависимости от вещества.

Вещество

Скорость звука

Вода

1483

Свинец

2160

Дерево

5000

Стекло

5500

Медь

4700

Сталь

5000 – 6100

Второй параметр, определяющий скорость звука в среде, – это температура. Об этом мы говорили выше.

Отражение звука

Как можно представить себе отражение звука? Представить можно следующим образом: если звуковая волна распространяется в веществе и доходит до границы с другим веществом, то при взаимодействии частицы второго тела тоже начинают совершать колебания.

В свою очередь частицы второго вещества на границе раздела будут передавать свои колебания не только внутрь своей среды, но и передавать среде, из которой волна пришла. Вот таким образом и создается волна отраженная.

Отраженная волна, принятая наблюдателем, может нами восприниматься как эхо.

Эхо – отраженная от какого-либо препятствия звуковая волна, которая воспринимается наблюдателем.

Рис.2. Отражение звука. Эхо

Обратите внимание на то, что эхо мы можем слышать не всегда, а только в том случае, если от момента создания звука до момента восприятия отраженного звука пройдет не меньше 0,06 с. Если время будет меньше, то никакого эха мы не услышим.

Наш слуховой аппарат не воспринимает сигнал как два отдельных звука. Именно поэтому мы не слышим эха в маленьких помещениях. Огромную роль играет еще и то, много ли вещей находится в комнате, которые поглощают звук.

Например, мягкие пористые вещества хорошо поглощают звук, в этом случае никакого эха не создается.

Эхо является одной из основных проблем при проектировании концертных и театральных залов. Поэтому специальная обивка этих залов производится таким образом, чтобы никакого отражения не было или это отражение было минимально. Но есть области, где мы должны обязательно создавать это отражение, усиливать его.

Рис. 3. Рупор

Например, всем известный рупор работает исключительно на принципе отражения звука. Это либо круглая, либо квадратная труба, в которую мы произносим что-то, и звук в результате отражения от стенок рупора собирается в один пучок, который в определенном направлении распространяется с большой интенсивностью. В этом случае этот звук слышно гораздо дальше.

Список дополнительной литературы:

А так ли хорошо знакомо вам распространение звука? // Квант. — 2008. — № 3. — С. 32-33. Бялко А.В. Физика музыкальной гармонии // Квант. — 1987. — № 5. — С. 41-43. Элементарный учебник физики.   Под ред. Г.С. Ландсберга. Т. 3. – М., 1974.

Источник: https://interneturok.ru/lesson/physics/9-klass/mehanicheskie-kolebaniya-i-volny/skorost-zvuka-otrazhenie-zvuka-eho-eryutkin-e-s

Booksm
Добавить комментарий