Презентация Загадки звуковых волн

Презентация к уроку Автор Бурлак Елена Евгеньевна, преподаватель физики ГБПОУИО «ИАТ»Иркутск 2015 Рожденный пустыней,Колеблется звук.Колеблется синийНа ветке паук.Колеблется воздух, Прозрачен и чист.В сияющих звездахКолеблется лист… Что объединяет все те явления, о которых говорится в стихотворении Н.А. Заболоцкого «Утро»? Мы живем в мире звуков, которые позволяют нам получать информацию о том, что происходит вокруг. Звуковые волны это огромный диапазон выразительных средств, которыми обладают речь и музыка. Еще с древних времен звуки служили людям средством связи и общения друг с другом, средством познания мира и овладения тайнами природы. Звуки – наши неизменные спутники. Они по-разному действуют на нас: радуют и раздражают, умиротворяют и придают силы, ласкают слух и пугают своей неожиданностью. Пытаются шептать клочки афиш,Пытается кричать железо крыш,И в трубах петь пытается вода,И так мычат бессильно провода...К.Я.Ваншенкин С глубокой древности колокольный звон сопутствовал жизни народа. Своими звонами издавна славились Великий Новгород, Псков, Москва, но самыми красивыми считаются звоны четырехарочной звонницы, сооруженной в XVII веке в Ростове Великом. Ростовские звоны исполняются пятью звонарями, причем язык самого большого колокола «Сысой» раскачивают два человека. Вес «Сысоя» составляет 2000 пудов (32 тонны), а язык колокола весит 100 пудов! Православной церкви хорошо было известно о влиянии звука колоколов на человека. Считалось, что звук басовых колоколов успокаивает, а высокочастотных – наоборот, возбуждает, поднимает настроение. Во время эпидемий принято было звонить в колокола, т.к. считалось, что звук способен остановить распространение болезни. Однако звук не всегда применялся с лечебной целью - в древности бытовала и мучительная казнь «под колоколом», когда звуком убивали осужденного. Э. Мунк «Крик» Источником звука являются тела, совершающие колебания. Звук –механические волны, распространяющиеся в упругой среде (газе, жидкости, твердом теле) и воспринимаемые человеческим ухом. Диапазон звуковых частот от 20 до 20 кГц. Волны с частотой менее 20 Гц называют инфразвуком, а с частотой более 20 кГц- ультразвуком. Изучением звуковых явлений занимается акустика.Звуковые волны являются продольными, т.е. это чередование сгущений и разрежений. Скорость распространения звуковой волны зависит от свойств среды. Например, в воздухе звуковая волна распространяется со скоростью 330–340 м/с. А можно ли увидеть звук? Волны на поверхности воды или песка мы видим : А такой «увидел» (или представил) звуковую волну художник Казимир Малевич. На самом деле звук увидеть нельзя. Характеристики звуковых волн: громкость - определяется амплитудой колебаний; высота тона – определяется частотой колебаний; тембр(окраска) – определяется амплитудами гармоник, т.е. частот, кратных основному тону. Порог слышимости – соответствует звуковому давлению 1 мкПа. Болевой порог – давлению 10 Па. Т.е. человеческое ухо способно воспринимать волны с различием звукового давления в 1000000 раз!Гармонические колебания воспринимаются как музыкальные тоны, колебания всевозможных длин волн и частот – как шум. К. Малевич «Звуковая волна» О чем могут петь молчаливые ракушки? Если поднести к уху раковину крупной морской улитки, то в ее завитке можно услышать глухой шум. Романтики утверждают, что это шумит морской прибой. На самом деле это вызвано усилением слабых звуков, частота колебаний которых совпадает с собственной частотой колебаний воздуха в раковине. Но каждый, кто когда-нибудь слышал этот гул, хотя бы на секунду замирал, улыбался и говорил: «Море шумит»… Неудивительно. Ведь огромное количество моллюсков родом из моря… В Пятигорске есть удивительное сооружение – ротонда «Эолова арфа». По преданию, в ней можно слышать песни ветра. Эол – в древнегреческой мифологии – Бог-повелитель ветров. Эолова арфа – так называется струнный музыкальный инструмент. Состоит из служащего резонатором узкого деревянного ящика с отверстием, внутри которого натянуты струны (8- 13) различной толщины, настроенные в унисон. Устанавливалась на крышах домов. Ветер вызывал колебание струн, издававших различные обертоны общего тона. Звучание менялось в зависимости от силы ветра – от тихого и нежного до очень громкого. Известна с Х в н.э. Моды «шепчущей галереи» «Шепчущие галереи» - название не совсем правильное: конечно, шепчут не сами стены – перешептываются люди около этих стен, однако устоялся именно этот термин. В мире известно несколько таких шепчущих галерей, стен и зданий, связанных в основном с религиозными святилищами. Понятно, что служители религиозных культов, управляющие этими строениями, всячески поддерживают мнение об их магической исключительности, и даже – священной таинственности, потому что это отвечает их интересам. Объяснение эффекта дал Рэлей более ста лет тому назад. При скользящем угле падения отраженный луч снова падает на стенку и т.д. В результате лучи, распространяясь под малыми углами, обходят всю стенку, постепенно затухая.Вогнутая поверхность не дает сечению пучка расширяться, как при распространении в свободном пространстве.Так образуются моды «шепчущей галереи». Мода- тип волн в распределенной колебательной системе (волноводе или волновом пучке). Если человек находится околостены с круговым основаниеми шепчет в направлении вдольстены, то можно считать, что он шепчет в направлениинекоторого луча. Многократно отражаясь от поверхности стены, звук огибает помещение.Шепот человека около стены является направленным, поэтому можно считать, что зона слышимости шепота находится в кольцевом цилиндре.Шепот будет слышен только тем,кто находится непосредственно в кольцевом цилиндре. В зоне же звуковой тени шепот не будет слышен вовсе. Это и есть эффект шепчущей галереи. Пол у любого помещения есть всегда, а вот потолок может быть, а может и не быть. В этом случае пол будет играть роль своеобразного зеркала. Можно считать, что в этом случае с вами будут шептаться два зеркально отраженных относительно пола человека. В слое слышимости затухание звука будет обратно пропорционально расстоянию между источником звука и слушателем. Если в помещении есть потолок, то в этом случае потолок и пол будут играть роль двух зеркал. С вами будут перешептываться бесконечное число людей, зеркально отраженных относительно пола и потолка. Затухания звука происходить практически не будет. Для полноты описания простых и незаметных способов пошептаться необходимо отметить замечательные свойства эллипсоида. Если источник звука находится в одном из его фокусов, то максимальная слышимость будет в другом фокусе. Поэтому если крыша здания или его стены имеют эллипсоидальную форму, то вне зависимости от остальной архитектуры здания два человека, находящиеся в фокусах эллипсоида, могут прекрасно пошептаться, не обращая внимания на окружающих. Наличие подобного «пятна» максимальной слышимости — основное отличие эллипсоидальных галерей от круговых. В последних есть просто область слышимости и область звуковой тени. Если  у Вас появится желание построить собственное шепчущее строение, нужновыбрать в качестве его основания эллипс.Тогда созданное Вами строение, возможно,войдет в ряд мировых достопримечательностей,таких как стена шепота в Китае, собор святого Петра в Риме, скульптурный зал Капитолия,Галерея императорского дворца в Гатчине и др. Тибетские «поющие чаши». Если плавно вести деревянной палочкой по краю чаши - слышен нежный протяжный звук, который тибетцы используют для лечения и медитации.Часто люди полагают, что физическое и духовное воздействие поющих чаш – это дело внушения, и что нужно в некотором роде «поверить» в них, чтобы испытать их влияние. Однако никто не скажет, что вы должны поверить в музыку, чтобы услышать ее. Восприятие звука – физиологический процесс, поэтому звук может использоваться для лечебных и психологических воздействий. А древние греки лечили нервные болезни звуком журчащих ручейков. Дело в том, что собственная частота колебаний барабанной перепонки человека равна приблизительно 1000 Гц. Физиологи доказали, что большинствоприятных для нашего слуха звуков:шум дождя, леса, моря и т.д. имеютпримерно такую частоту. С той же целью , что и тибетцы, китайцы используют бамбуковые палочки- «музыку ветра», «музыку дождя».В середине 19 века русская писательница Е.П. Блаватская путешествовала по Индии. Она описала настоящий «концерт», услышанный ею посреди тропического леса, в бамбуковых зарослях: «…разом началась дикая, неумолкающая симфония. Словно величественные ноты органа, звуки то сливались, то расходились в пространстве…» Оказалось, в бамбуковых стволах были сделаны отверстия, которые и давали звучание, подобное звучанию духовых инструментов. Это место считается священным. Всего лишь несколько историй из волшебного мира звуков… Грузный колокол.На самом его краюДремлет бабочка. Долгие дни… По закоулкам гуляет долгое эхо…Плачет соловей в саду…Совсем отцвелиОсенние хризантемы.. Холодный ветер В мокрый колокол бросил Горстку мелкой гальки (Бусон, японский поэт 18 века). А теперь ответим на несколько вопросов: Кто в полете быстрее машет крыльями – муха, шмель или комар?Почему на открытом воздухе музыка, пение, речь оратора звучат менее громко, чем в закрытом помещении?Почему часто механики, проверяя работу двигателя, прикладывают один конец ручки молотка к корпусу двигателя, а другой – к уху?Почему пуля, пущенная из ружья, производит свист, а брошенная рукой летит бесшумно?Почему ораторы, выступая на городской площади, говорят речь медленно, отделяя слово от слова длительной паузой? Если мы смотрим издали на марширующих под духовой оркестр солдат, то нам кажется, что они идут не в такт с музыкой. Почему?По звуку легко обнаружить в небе винтовой самолет и трудно – реактивный. Почему?При полете большинство насекомых издают звук. Чем он вызывается?Почему при проверке колес вагонов во время остановки поезда их обстукивают молотком?Будет ли слышать звук реактивного двигателя летчик, если самолет летит со сверхзвуковой скоростью, а двигатель находится позади пилота?Может ли звук сильного взрыва на Луне быть слышен на Земле?Может ли возникнуть эхо в степи?