"Источники звука. Звуковые колебания."

Источники звука.
Звуковые колебания.
Автор: учитель физики и информатики Карпов М.В.,
МКУ СОШ №2 в г. Нязепетровск, Челябинская область, 2023 г.
(Физика 9 класс)

Фронтальный опрос:

Что такое механические волны?

Каких двух видов бывают механические волны?

Чем характеризуются продольные волны?

Что такое
амплитуда?
период?
частота?
длина волны?
скорость волны?
5. Какая связь между существует между периодом и частотой волны?
6. Какая связь существует между длиной волны и скоростью её распространения?

Звуки начали изучать ещё в далёкой древности. Первые наблюдения по акустике были проведены в VI веке до нашей эры. Пифагор установил связь между высотой тона и длиной струны или трубы издающей звук.

В IV в. до н.э. Аристотель первый правильно представил, как распространяется звук в воздухе. Он сказал, что звучащее тело вызывает сжатие и разрежение воздуха и объяснил эхо отражением звука от препятствий.
В XV веке Леонардо да Винчи сформулировал принцип независимости звуковых волн от различных источников.
История изучения звуков

Информацию об окружающей действительности человек может получать с помощью звуков.
Мир, в котором мы живем, полон всевозможных звуков. Наш мир даже научился воспроизводить их, чтобы приманивать птиц и зверей. Шелест листвы, раскаты грома, шум морского прибоя, свист ветра, звериное рычание, пение птиц... Эти звуки слышал еще древний человек.

Камертон -  представляет собой металлическую "рогатку", укрепленную на ящичке, у которого нет одной стенки. Если специальным резиновым молоточком ударить по "ножкам" камертона, то он будет издавать звук, называемый музыкальным тоном.
Камертон – изобретен в 18 веке для настройки музыкальных инструментов.

Звук - распространяющиеся в упругих средах, газах, жидкостях и твердых телах механические колебания, воспринимаемые ухом.
Звук (звуковые волны) это упругие волны, способные вызвать у человека слуховые ощущения.
Процесс распространения звука также представляет собой волну. Впервые это предположение сделал знаменитый английский физик Исаак Ньютон (1643 –1727).

Источники звука
Общим во всех случаях является их происхождение. Колебания тел порождают колебания воздуха.
Естественные
(голос, шелест листьев, шум прибоя и др.)
Искусственные
(камертон, струна, колокол, мембрана и др.)

Источники звука
Как возникают колебательные движения?
Если оттянуть и отпустить струну музыкального инструмента или стальную пластину, зажатую одним концом в тисках, они будут издавать звук.
Колебания струны или металлической пластинки передаются окружающему воздуху. При отклонении пластины в левую сторону она сжимает слои воздуха слева и разрежает слои воздуха, прилегающие к ней с правой стороны и т.д.
Сжатие и разрежение прилегающих к пластине слоев воздуха будет передаваться соседним слоям.

Найдите источники звука в загадках:
3. Аппарат небольшой,
Но удивительный такой.
Если друг мой далеко,
Говорить мне с ним легко.
(Телефон).
4. Два братца
В одно донце стучатся.
Но не просто бьют-
Вместе песню поют.
(Барабан)
2. Пастись корову на лужок
Отправилась хозяйка,
Повесив маленький звонок.
Что это? Отгадай-ка!
(Колокольчик).
1. На треугольник деревянный
Натянули три струны,
В руки взяли, заиграли-
Ноги сами в пляс пошли.
(Балалайка).

Колебания стенок стакана
после удара молоточком
Колокол
Погремушки
Камертоны
Источники звука
Источник звука это любое тело, совершающее колебания с частотой от 16 Гц до 20000 Гц.

Поговорка «нем как рыба» оказалась опровергнутой. Рыбы вполне общительны. Звуки некоторых рыб напоминают свистки футбольных судей, других – стрельбу из винтовки или пистолета, а кое-кто шумит, словно мотоцикл, или издает хлопки. Одна лишь акула всегда молчит.

Звук – это продольная волна.
Поперечными волнами называются волны, в которых колебания происходят перпендикулярно направлению распространения волны.
Продольными называются волны, в которых колебания происходят вдоль направления распространения волны.
Поперечная волна
Продольная волна
Почему ?

Вопрос.

Почему нельзя услышать звон колокола, находящегося внутри сосуда, из которого откачан воздух?
Звук распространяется в любой упругой среде - твердой, жидкой и газообразной, но не может распространяться в пространстве где нет вещества.

Скорость звука зависит от свойств среды, в которой распространяется звук.
В воздухе при повышении температуры на 1°С скорость звука возрастает приблизительно на 0,60 м/с.  
Таблица. Скорость звука в различных веществах .

Звук - это волна, то для определения скорости звука помимо формулы :


,

можно воспользоваться известными формулами:

Что за прибор был изобретён для настройки музыкальных инструментов?
(Для настройки музыкальных инструментов был изобретён камертон. Он способен издавать звук одной частоты).
2. Доставляет ли комфорт человеку абсолютная тишина?
(Абсолютная тишина нам не подходит, поскольку держит нервную систему в постоянном напряжении. Начинают беспокоить удары сердца, пульс, дыхание и даже шорох ресниц).
3. В каких средах звук распространяется быстрее всего. А в каких медленнее?





Вопросы:
(В газах звук распространяется медленнее, чем в других средах. В жидкостях звук распространяется быстрее. В твёрдых телах звук распространяется быстрее всего).

Вопросы (продолжение):
4. При полёте большинство насекомых издают звук. Как это происходит?

5. Почему скорость звука конечна?

6. Как можно измерить скорость звука?

Подведение итогов. Рефлексия.
Что такое высота, тембр, громкость звука,
мы узнаем на следующем уроке.