Звук(уч.10кл.Стр.338-344)

Определение звука

Физика распространения звуковой волны и ее восприятия

Примеры ультразвуковой локации в природе

Условия распространения звуковых волн

Скорость звука в различных средах

Высота звука

Тембра звука

Громкость звука

Болевой порог

Интенсивность звука. Единицы измерения

Уровень интенсивности звука. Формула. Обозначение. Децибел

Звуковые волны – упругие волны в среде, вызывающие у человека слуховые ощущения.

Слуховые ощущения у человека вызывают волны в диапазоне 16 Гц- 20 кГц

Звуковые волны являются продольными.

Скорость звука зависит, как и скорость любых волн, от среды.

В воздухе скорость звука 331 м/с, в воде – 1500 м/с, в стали – 6000 м/с.

Инфразвук – упругая волна с частотой менее 16 Гц

Ультразвук – упругая волна с частотой более 20 кГц

Акустика – область физики, изучающая звук.

Частота собственных колебаний связана с длиной волны (см.выше)

ν_n = n (n = 1,2,3,…), поэтому инфразвуковые волны, имеющие малую частоту, вызываются источниками, размеры которых значительны.

Необходимым условием распространения звуковых волн является наличие упругой среды.

В вакууму звуковые волны не распространяются (там нет частиц передающих возмущение от источника колебаний)

Скорость распространения звуковых волн определяется скоростью передачи взаимодействия между частицами упругой среды.

В газе скорость звука оказывается порядка (точнее – чуть меньше) тепловой скорости движения молекул.

В воздухе при температуре 20^оС скорость звука 343 м/с

Чем больше потенциальная энергия взаимодействия молекул вещества, тем больше скорость звука.

Поэтому скорость звука в твердом теле, как правило, превышает скорость звука в газе.

В твердом теле, где могут распространяться как поперечные так и продольные волны, скорость их распространения различна.

В морской воде скорость звука 1513 м/с

Традиционными физиологическими характеристиками воспринимаемого звука являются:

- высота

- тембр

- громкость

Высота звука определяется частотой источника звуковых колебаний. Чем больше частота колебаний, тем выше звук.

Тембр звука определяется формой звуковых колебаний. Различие формы колебаний, имеющих одинаковый период, связано с разной относительной амплитудой моды и обертонов.

Громкость звука определяется давлением в звуковой волне и зависит от амплитуды колебаний в звуковой волне.

Порог слышимости – минимальное изменение давления, которое может фиксироваться человеческим ухом.

При частоте 1 кГц порог слышимости составляет 10^-5Па (10^-10атм)

Болевой порог – максимальное изменение давления, которое еще в состоянии фиксировать человеческое ухо без болевых ощущений.

Болевой порог соответствует давлению 10Па (10^-4атм)

На практике громкость звука характеризуется уровнем интенсивности звука.

Интенсивность звука – отношение падающей на поверхность звуковой мощности к площади этой поверхности.

Единица интенсивности звука – Вт/м²

Порог слышимости соответствует интенсивности звука I₀ = 10^-12 Вт/м²

Болевой порог соответствует интенсивности звука I_бп = 1 Вт/м²

Уровень интенсивности звука – десятичный логарифм отношения двух интенсивностей звука.

Единица измерения – Б (Белл, в честь ученого Белла)

k = lg

На практике в качестве уровня интенсивности звука принимается величина, в 10 раз большая:

β = 10 lg

Единица измерения – дБ (децибел)

Уровень интенсивности 120 дБ является болевым порогом.