Звуковые волны

Поставим перед собой несколько вопросов и найдём на них ответы:
А что такое звук?
Почему знания о звуке так важны для человека?
Почему в лесу, не видя объект мы можем его слышать, если он издаёт звук?
Почему мы вначале видим объект издающий звук, а потом его слышим?
Почему эхо не всегда можно услышать?

А что такое звук?
Рассмотрим два основных аспекта:
Физический и бытовой.
Поставим перед собой вопрос и найдём на него ответы:

Гипотезы:
Вопрос: А что такое звук?
Наши гипотезы:
Звук – это средство передачи и приёма информации
Звук – это механические упругие волны.

Мир звуков так многообразен,
Богат, красив, разнообразен,
Но всех нас мучает вопрос
Откуда звуки возникают,
Что слух наш всюду услаждают?
Пора задуматься всерьез.

С помощью речи люди общаются, с помощью слуха получают информацию об окружающем мире.

С физической точки зрения:
Звук – это механические упругие волны, распространяющиеся в газах, жидкостях, твердых телах.
Волны, которые вызывают ощущение звука,
с частотой от 16 Гц до 20 000 Гц называют
звуковыми волнами (в основном продольные).

Причина появления звука - вибрация (колебания) тел, хотя эти колебания зачастую незаметны для нашего глаза

Вокруг колеблющегося тела возникают колебания окружающей среды, которые распространяются в пространстве.

Источники звука — физические тела, которые колеблются , т.е. дрожат или вибрируют с частотой
от 16 до 20000 раз в секунду. Вибрирующее тело может быть твердым, например, струна
или земная кора, газообразным, например, струя воздуха в духовых музыкальных инструментах
или в свистке или жидким, например, волны на воде.

Почему знания о звуке так важны для человека?
Можно рассмотреть два основных аспекта:
Физический и бытовой.
Поставим перед собой вопрос и найдём на него ответы:

Гипотезы:
Вопрос: Почему знания о звуке так важны для человека?
Наши гипотезы:
Звук – средство передачи информации.
Звук – источник положительного и негативного воздействия на организм.

Для человека и многих животных звук является средством обмена информацией
Звуковая информация сопровождает человека на протяжении всей его жизни, поэтому знания о звуке играют большую роль при создании: качественных звуковых источников (акустические системы), звукоизоляции (студии звукозаписи) и т.д.
Глухонемые и страдающие тугоухостью обделены большим количеством информации.

Музыка и шум
Звуки высоких и низких частот
Умеренная, спокойная музыка плодотворно влияет на деятельность человека и на его отдых.
Ритмичная – побуждает человека к решительным действиям.
Шум – это звуковой мусор. Наложение большого количества колебаний беспорядочно смешанных одно относительно другого и произвольно изменяющих интенсивность во времени, приводят к сложной форме колебаний. Такие сложные колебания, состоящие из большого числа простых звуков различной тональности, называют шумами.
Каждый человек в городе страдает шумовой болезнью. Шум, особенно большой интенсивности, не просто надоедает и утомляет – он может серьёзно подорвать здоровье. Поэтому люди, используя знания о свойствах звука, создают различного рода звукоизоляции.
Высокочастотные звуки раздражают человека,. А звуки низких частот разрушающе действуют на внутренние органы человека!

Почему в лесу, не видя объект мы можем его слышать, если он издаёт звук?
Этот вопрос лучше всего объясняется с физической точки зрения.
Поставим перед собой вопрос и найдём на него ответы:

Гипотезы:
Вопрос: Почему в лесу, не видя объект мы можем его слышать, если он издаёт звук?
Наши гипотезы:
Возможно звук передаётся от одного дерева другому и т.д.
Вероятнее всего звук обладает свойством огибать препятствия.

Как мы выяснили, звук поглощается пористыми телами и отражается от твёрдых тел.
Поэтому, передача звука от одного дерева другому будет невозможна.
Следовательно звуковая волна огибает препятствия.
Явление огибания волнами препятствий называют дифракцией.

Почему мы вначале видим объект издающий звук, а потом его слышим?
Этот вопрос лучше всего объясняется с физической точки зрения.
Поставим перед собой вопрос и найдём на него ответы:

Гипотезы:
Вопрос: Почему мы вначале видим объект издающий звук, а потом его слышим?
Наша гипотеза:
Возможно звук имеет определённую скорость.

Распространение звуковых волн происходит с конечной скоростью. Это можно увидеть из простейших наблюдений. Если в дали происходит гроза, выстрел, взрыв, свисток паровоза, удар топором и т.п., то сначала все эти явления видно, а только потом, спустя некоторое время, слышен звук.

Как и всякая волна, звуковая волна характеризуется скоростью распространения колебаний в ней.
Скорость распространения фазы волны в упругой среде жидкости или газа зависит от сжимаемости и плотности этой среды. В жидкостях и газах звук распространяется с постоянным давлением и его скорость пропорциональна корню квадратному из абсолютной температуры газа T.

В сухом воздухе, содержащим 0,03% углерода, при температуре 0 0C скорость звука равна 331,5 м/с, а с повышением температуры увеличивается:
v = 331,1? ?T , где ? ’ 1/273 - коэффициент расширения газа. В воде звук распространяется примерно в 4,25 раза быстрее, чем в воздухе, а в твёрдых телах - ещё быстрее (около 5103 - 6103 м/с).

Чтобы определить скорость звука в воздухе:
V=s/t , где
V – скорость звука (метр в секунду)
S – расстояние до источника (метры)
T – время распространения (секунды)

Почему эхо не всегда можно услышать?
Этот вопрос лучше всего объясняется с физической точки зрения.
Поставим перед собой вопрос и найдём на него ответы:

Гипотезы:
Вопрос: Почему эхо не всегда можно услышать?
Наша гипотеза:
Эхо – это не предсказуемое явление.
Образование эха зависит от свойств среды и объектов

Первое предположение теперь можно отбросить, так как человек научился создавать условия для его возникновения.
Образование эха зависит от свойств среды и объектов
С явлением отражения звука связано такое известное явление, как эхо. Оно состоит в том, что звук от источника доходит до какого-то препятствия, которое и является границей двух сред, отражается от него, и возвращается к месту, где эта звуковая волна возникла. И если первичный звук и звук отражённый доходят до слушателя не одновременно, то он слышит звук дважды. Звук может испытать и несколько отражений.
Тогда можно услышать звук много раз. Например раскаты грома

При отражении звуковой волны от менее плотной среды, например лёгкие газы, звуковая волна, распространяющаяся в воздухе, проходит через неё, вовлекая частицы этой среды в волновое движение и частично отражаясь

Обсуждение плана работы.
Проведение экспериментов, фиксация и обработка результатов.
Оформление результатов и предварительная защита – 1,5 недели.
Итоговая конференция и защита работ – последний день 3-й недели.
1,5 недели