87. Восприятие звуковых волн

Слух – способность к восприятию звуковых колебаний, которая осуществляется специальными органами слуха.

Орган слуха представляет собой сложную систему, основными элементами которой являются: наружное ухо, среднее ухо и внутреннее ухо (рис. 1).

Наружное ухо состоит из ушной раковины, улавливающей звук, слухового прохода и барабанной перепонки, на которую звуковая волна оказывает давление.

Ушная раковина помогает направить колебания давления воздуха внутрь слухового прохода. Без ушных раковин мы не могли бы так хорошо слышать звук.

Примерно в 2,5 см от входа слуховой проход оканчивается барабанной перепонкой. Это тонкая мембрана, колеблющаяся назад и вперёд при изменениях атмосферного давления. Её перемещения при этом чрезвычайно малы.

Среднее ухо содержит слуховые косточки (молоточек, наковальня и стремечко) и представляет собой воздушный барабан объёмом около 0,8 см³, который отделяется от наружного уха барабанной перепонкой площадью около 64 мм², а от внутреннего – ещё одной мембраной – овальным окном. Площадь овального окна меньше и равна примерно 3,2 мм².

Внутреннее ухо состоит из улитки, которая заполнена вязкой жидкостью. Разные части её внутренней поверхности содержат рецепторы, чувствительные к колебаниям разной частоты.

Движение барабанной перепонки непосредственно не воспринимается нервами. Назначение костей и мембран среднего уха состоит в том, чтобы превратить колебания давления воздуха в наружном ухе в колебания давления жидкости во внутреннем ухе.

Звуковая волна оказывает давление на барабанную перепонку и поэтому с некоторой силой воздействует на неё. Эта сила с помощью системы слуховых косточек, работающих наподобие рычага, увеличивается примерно в 1,3 раза и воздействует уже на овальное окно, создавая давление на жидкость во внутреннем ухе, пропорциональное отношению площадей мембран.

Таким образом, сочетание этих факторов обеспечивает значительное усиление звукового давления.

Переданное средним ухом давление распространяется вдоль трубки, называемой улиткой. Возникшие при этом электрические импульсы по слуховому нерву передаются в мозг.

В среднем ухе

1. звуковая волна полностью поглощается

2. колебания давления воздуха в наружном ухе преобразуются в колебания давления жидкости во внутреннем ухе

3. колебания давления воздуха превращаются в электрические импульсы

4. звуковая волна полностью отражается

Значительное увеличение давления жидкости во внутреннем ухе происходит

1. только за счёт того, что система косточек работает как рычаг, давая со стороны внутреннего уха выигрыш в силе

2. только за счёт того, что площадь барабанной перепонки больше площади овального окна

3. за счет того, что система косточек работает как рычаг и площадь барабанной перепонки меньше площади овального окна

4. за счёт того, что система косточек работает как рычаг и площадь барабанной перепонки больше площади овального окна

Давление жидкости во внутреннем ухе превышает давление воздуха на барабанную перепонку в наружном ухе примерно в

1. 1,3 раза 2) 20 раз 3) 21,3 раза 4) 26 раз

87. Цунами

Цунами – это длинные волны, порождаемые мощным механическим воздействием на всю толщу воды в океане или другом водоёме.

Существует несколько причин возникновения волн цунами. В большинстве случаев цунами вызываются подводными землетрясениями. При землетрясении под водой образуется вертикальная трещина, и часть дна опускается. Дно внезапно перестает поддерживать столб воды, лежащий над ним. Поверхность воды приходит в колебательное движение по вертикали, стремясь вернуться к исходному уровню – среднему уровню моря, и порождает серию волн.

Подвижка при землетрясениях имеет высоту обычно порядка 50 см, но по площади огромна – десятки квадратных километров. Поэтому возбуждаемые волны цунами имеют маленькую высоту и очень большой запас энергии. Далеко не каждое подводное землетрясение сопровождается цунами. Но если очаг землетрясения лежит неглубоко под дном океана (10–60 км), а землетрясение обладает большой силой (более 7–8 по шкале Рихтера), то возникновение цунами почти совершенно неизбежно.

Причиной возникновения цунами может быть оползень. Цунами такого типа возникают довольно редко. 9 июля 1958 года в результате землетрясения на Аляске в бухте Литуйя возник оползень. Масса льда и земных пород обрушилась в воду с высоты 900 м. Образовалась волна, достигшая на противоположном берегу бухты высоты 600 м.

Другим источником цунами могут служить вулканические извержения. Крупные подводные извержения обладают таким же эффектом, что и землетрясения. При сильных вулканических взрывах образуются кальдеры, которые моментально заполняются водой, в результате чего возникает длинная и невысокая волна.

В открытом океане волны цунами распространяются со скоростью υ=√gH, где g – ускорение свободного падения, а H – глубина океана (так называемое приближение мелкой воды, когда длина волны существенно больше глубины). При средней глубине 4000 м скорость распространения получается 200 м/с, или 720 км/ч. В открытом океане высота волны редко превышает один метр, а длина волны (расстояние между гребнями) достигает сотен километров, и поэтому волна неопасна для судоходства. При выходе волн на мелководье, вблизи береговой черты, их скорость и длина уменьшаются, а высота увеличивается. У берега высота цунами может достигать нескольких десятков метров. Наиболее высокие волны, до 30–40 метров, образуются у крутых берегов, в клинообразных бухтах и во всех местах, где может произойти фокусировка. Районы побережья с закрытыми бухтами являются менее опасными. Цунами обычно проявляется как серия волн, а так как волны длинные, то между приходами волн может проходить более часа.

Как изменяется скорость, высота и длина волны цунами вблизи береговой черты?

1. и скорость, и высота, и длина волны увеличиваются

2. скорость и длина волны увеличиваются, высота уменьшается

3. скорость и длина волна уменьшаются, высота увеличивается

4. длина волны уменьшается, скорость и высота увеличиваются

Чему равен период колебаний поверхности воды в волне цунами, если длина волны составляет 1 км при скорости распространения 720 км/ч?

1. 200 с 2) 0,005 c 3) 5 c 4) 0,2 с

Что может быть причиной возникновения волн цунами?

А.  Землетрясения Б. Оползни В.  Вулканические извержения

1) только А 2) только В 3) только А и В 4) А, Б и в