What This » Наука » Энергия

Звук

Смычок трется о струны виолончели и заставляет их колебаться
Смычок трется о струны виолончели и заставляет их колебаться. Эти колебания передаются воздуху, а также корпусу виолончели, и в результате звук становится красивее и громче.

Одной из форм энергии в нашей повседневной жизни является звук. Звуки производят колеблющиеся (быстро двигающиеся взад и вперед) объекты. Когда объект колеблется, он попеременно отталкивает и притягивает окружающий воздух. Воздух сжимается и разжимается, когда молекулы воздуха сближаются друг с другом, а потом снова расходятся. Возникают области повышенного и пониженного давления воздуха. Эти области распространяются во все стороны от объекта. Их называют звуковыми волнами.

Источником звуковых волн является энергия колебательного движения. Эта энергия передается молекулам воздуха. По мере распространения звуковых волн от источника они постепенно слабеют. Однако если на их пути окажется твердая гладкая поверхность, например, стена, то часть звуковых волн отразится от нее и вернется. Мы воспринимаем такое отражение звука как эхо.

Скорость звука зависит от среды, в которой он распространяется
Скорость звука зависит от среды, в которой он распространяется. В металле атомы располагаются ближе друг к другу, чем молекулы в воздухе, поэтому звуковые колебания распространяются быстрее и на большее расстояние.

Звуковые волны распространяются от источников звука так же, как круги на воде от брошенной гальки. Однако звук распространяется во всех направлениях, а не только горизонтально, как волны по воде.

Звуки распространяются в жидкостях (например, в воде) и в твердых телах (например, в металлах). В жидкостях атомы или молекулы ближе друг к другу, чем в газах, а в твердых телах еще ближе. Поэтому звук распространяется в них гораздо быстрее.

Высота и громкость звука

младенец в материнской утробе
Ультразвуковое сканирующее устройство облучает тело пациента звуковыми волнами очень высокой частоты. Компьютер анализирует отраженное эхо и превращает его в изображение. На иллюстрации показан младенец в материнской утробе.

Звук обладает двумя свойствами. Одно из них — высота. Низкие звуки — это раскаты грома, удары в большой барабан. Высокие звуки пронзительны, как шипение змеи или звяканье колокольчика. Высота зависит от частоты колебаний звуковых волн, то есть от числа колебаний в секунду.

Некоторые звуки настолько высоки, что наши уши не в состоянии их услышать. Они называются ультразвуками. Собаки и летучие мыши хорошо слышат ультразвуки. Вторым свойством звука является его громкость. Иной звук настолько тих, что мы с трудом можем его расслышать, как тиканье наручных часов или шелест листвы. Другой звук настолько громок, как грохот самолетных двигателей или музыка на дискотеке, что может повредить нам слух. Громкость звука, или его интенсивность, измеряется в единицах, называемых децибелами (дБ).

иллюстрация громкости и высоты различных звуков

Первым самолетом, скорость которого превысила скорость звука в воздухе, был реактивный «Белл Х-1». Пилот Чарльз «Чак» Йегер в 1947 году в Калифорнии развил на нем скорость 1126 км/ч, преодолев звуковой барьер.