What This » Наука » Электричество и магнетизм

Звук

Кажется, совсем не нужно пояснять, что такое звук. Это то, что мы слышим. Это и нежная мелодия скрипки, и тревожный звон колокола, и грохот грома или водопада, и слова, произносимые человеком... Все это звуки, и потому мы их слышим. Но само физичесое явление — звук — существует на Земле помимо человека. В те далекие времена, когда на Земле не было не только людей, но и простейших живых организмов, гремели грозовые раскаты грома, грохотали водопады, земную кору потрясали невиданные землетрясения. Но эти звуки никто не слышал, потому что некому было их слышать. Природа щедра, но ничего она не делает даром, без нужды. И если почти всем животным на Земле природа подарила способность воспринимать звуки, значит, им это было необходимо, без этого они не могли бы выжить в борьбе за существование

С точки зрения физики звук — это возникновение и распространение колебаний в каком-либо веществе, будь то воздух, жидкость или твердое тело. Если бы на Луне были живые существа, слух им не понадобился бы: на Луне нет атмосферы, и в безвоздушном пространстве нечему колебаться, там нет и звука.

Наука доказала, что рыбы вовсе не немы и не глухи, они тоже издают звуки и слышат их, потому что они воспринимают колебания, возникающие в воде. Людям же удается «услышать» их только с помощью специальных приборов.

В твердых телах тоже возникают и распространяются колебания. Землетрясение ощущается не только в том месте, где оно возникло, но за десятки, сотни и даже тысячи километров.

Наш орган слуха — ухо — устроен так, что непосредственно слышит звуки, распространяющиеся не только в воздухе, но и в воде. Если вы приставите к своей голове камертон, звучащий так слабо, что ухо не улавливает его звук, то явственно услышите этот звук через кость: органы внутреннего уха уловят колебания, распространяющиеся в твердом теле.

Как возникают звуки?

Звуки возникают в тех случаях, когда крохотные частицы, образующие воздух, совершают очень быстрые и короткие движения вперед-назад. Такие движения называются колебательными.

Когда вы ударяете по барабану, его поверхность колеблется и сталкивается с частицами воздуха. Частицы воздуха, в свою очередь, сталкиваются с другими такими же частицами, находящимися рядом с ними. Звук распространяется в виде воля колеблющегося воздуха. Эти волны расходятся широкими кругами. Сильные колебания вызывают громкие звуки, а слабые, соответственно, тихие. Излучают звук колеблющиеся тела: струна, камертон (если по ним ударить), колебания воздуха в прорези свистка, колебания голосовых связок и т. п.

Воздух — это смесь газов. Молекулы газов, составляющие воздух, находятся в беспорядочном тепловом движении, беспрерывно сталкиваются друг с другом и разлетаются. За 1 секунду каждая молекула сталкивается с другими миллиарды раз. Скорость их движения достигает 1000 м/сек. Атмосфера существует на Земле только благодаря притяжению планеты; если бы оно исчезло, все молекулы воздуха немедленно улетели бы в межзвездное пространство. Притяжение Земли создает и атмосферное давление. Но молекулы воздуха не падают на Землю, подобно камню, так как они обладают кинетической энергией, беспрерывно обмениваются ею друг с другом, противодействуют сжимающему их давлению. Это значит, что газ обладает упругостью: он сопротивляется сжатию, а когда давление снято, расширяется, занимая весь предоставленный ему объем. Упругостью обладают и жидкости и твердые тела.

В твердых телах и в жидкостях действуют большие силы межмолекулярного притяжения. Их молекулы не могут разойтись на расстояние большее, чем позволяют эти силы. В газах же такие силы очень слабы и их молекулы сближает только внешнее давление.
Упругость воздуха выражается в том, что любое давление на воздух передается им равномерно во все стороны. Поэтому и возможна в воздухе передача упругих волн, т. е. сжатий и разрежений газа, созданных любым посторонним телом.

Из всего многообразия упругих волн звуковыми называют лишь те из них, которые способен воспринимать наш орган слуха. Возникновение, распространение и свойства звуковых волн изучаются специальным разделом физики — акустикой.

Почему звуки отличаются друг от друга?

Когда частицы воздуха колеблются очень быстро, звуковые волны следуют вплотную одна за другой. В таких случаях вы слышите высокий звук, вроде птичьего чирикания.

Если же частицы воздуха колеблются медленно, то расстояние между звуковыми волнами увеличивается. Тогда вы слышите низкий звук, вроде пыхтения грузовика. Скорость колебаний называется звуковой частотой.

Что такое эхо?

Когда звуковые волны встречают на пути твердую преграду, например утес, часть из них проходит сквозь нее. Другие же отскакивают назад, подобно морским волнам, разбивающимся об утес.

При этом звуковые волны устремляются через воздух обратно к первоначальному источнику звука. В таких случаях вы вновь слышите тот же звук, на этот раз в виде эха. Лучшее эхо бывает от коротких и громких звуков.

Рыболовные суда обнаруживают косяки рыб при помощи высоких звуков, распространяемых ими в толще воды. Натыкаясь на скопление рыб, эти звуки отражаются от них, а бортовой компьютер фиксирует эхо и по нему определяет местонахождение косяка.

Также вам будет интересно