Скорость звука зависит от упругих свойств, плотности и температуры среды. Чем больше упругие силы, тем быстрее передаются колебания частиц соседним частицам и тем быстрее распространяется волна. Поэтому скорость звука в газах меньше, чем в жидкостях, а в жидкостях, как правило, меньше, чем
211
в твердых телах. Для сравнения приведем скорости звука в воздухе, в воде и в железе при / = 20° С:
|
'воздух |
f ивода=1490|, ^30 = 5850
Скорость звука в идеальных газах с ростом температуры растет, как \Т (7* = 273°-\-t° С — абсолютная температура). В воздухе скорость звука о = 331 — при t = 0°Cи v= 343 — при t = 20 °C. Впервые скорость распространес с ния звука в воздухе была определена в 1640 г. французским физиком Мареном Мерсенном.
Звуковые волны (особенно ультразвуковых частот) находят очень широкое применение в науке и технике. Например, с их помощью соединяют мельчайшие проводники в микроэлектронике, где традиционная пайка исключена, они используются в медицине в диагностических целях (так называемые УЗИ-сканеры, позволяющие исследовать внутренние органы человека. В отличие от излучения рентгеновских аппаратов ультразвуковое излучение безвредно для человека).
Способ ориентации или исследования окружающих объектов, основанный на излучении ультразвуковых импульсов с последующим восприятием эха от них, называется эхолокацией, а соответствующие приборы — эхолокаторами. Наиболее известные животные, обладающие способностью к эхолокации,— летучие мыши и дельфины. По своему совершенству эхолокаторы этих животных не уступают, а во многом и превосходят современные эхолокаторы, созданные человеком.
| Этим способом ориентации обладают различные китообразные, а также птицы гуахаро, гнездящиеся в глубоких пещерах Венесуэлы и на острове Тринидада, стрижи-салаганы, живущие в пещерах Юго-Восточной Азии.
Эхолокаторы, используемые под водой, называются гидролокаторами или сонарами (название sonarобразовано из начальных букв трех английских слов: sound — звук, navigation -навигация, range — дальность). Сонары незаменимы при исследованиях морского дна (его профиля, глубины), для обнаружения и исследования различных объектов, движущихся глубоко под водой. При их помощи могут быть легко обнаружены как отдельные большие предметы или животные, так и стаи небольших рыб или моллюсков.
212
2 1. Какова природа звука и его источники? ' 2. Как классифицируются звуки?
3. Какой диапазон звуковых частот воспринимает ухо чело века?
4. Какова скорость распространения звука в воздухе?
5. Как зависит высота звука от частоты?
6. Каковы частоты инфразвука и ультразвука?
7. Назовите основные характеристики звука.
8. Что такое порог слышимости? болевой порог?
9. На какой частоте человеческое ухо обладает наилучшей чувствительностью?
10. Приведите примеры применения звуковых волн.
11. Кто в полете чаще машет крыльями: муха или комар?
12. Почему понижается высота звука циркулярной пилы, когда к ней прижимают доску?
/
)/ ^Упражнение 36
1. Расстояние между двумя железнодорожными станциями / = 8,3 км. Сколько времени т идет звук от одной станции к другой по воздуху и по рельсам? Температура воздуха f=0°C. Скорость распространения звука в стали уст =
= 5,5-103-.
I/
\/2. Дельфины испускают ультразвуковые волны с частотой
v = 250 кГц. Определите длину волны А, такого звука в воде и в воздухе при температуре f=20°C. 3. Чему равна глубина моря Н в данном месте, если ультразвуковой импульс возвратился через At = 0,20 с после его посылки? Скорость ультразвука в морской воде и =
4. Человек видит, как тяжелый камень падает на бетонный тротуар. Некоторое время спустя он слышит два звука от удара: один пришел по воздуху, а другой распростра нялся в бетоне. Промежуток времени между ними Af = = 1,2 с. На каком расстоянии / от человека упал камень?
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.