Физика › 9 класс › Механические волны. Звук

Тема 25Распространение и отражение звука. Акустический резонанс

★★★

Термины темы — найди их в тексте:Эхоупругая средарезонансрезонатором

Звук — механическая волна, поэтому ему нужна упругая среда. Если из-под стеклянного колпака откачивать воздух, звонок будильника звучит всё тише, хотя молоточек по-прежнему стучит.

Под колпаком, из которого откачан воздух, звонок не слышен Иллюстрация: light-fizika.ru

Звук хорошо проводят твёрдые тела, жидкости и газы, а в вакууме он не распространяется. Пористые материалы (войлок, поролон, пробка) поглощают звук: он многократно отражается в порах и затухает. Ими делают звукоизоляцию.

Нитяной телефон. Тиканье часов хорошо слышно через деревянную доску Иллюстрация: light-fizika.ru

На преграде звук частично отражается, частично поглощается и частично проходит сквозь неё Иллюстрация: light-fizika.ru

Скорость звука

Скорость звука зависит от среды: в газах она меньше всего, в жидкостях больше, в твёрдых телах ещё больше. В воздухе она растёт с температурой.

Отражение звука. Эхо

Звук отражается от стен, скал, опушки леса.

Определение

Эхо — отражённый звук, который слышен отдельно от исходного.

Эхо слышно отдельно, если оно запаздывает не меньше чем на 0,06 с. Значит, преграда должна быть дальше примерно 10 м.

Звуковая волна отражается от стены и возвращается — эхо Иллюстрация: light-fizika.ru

В пустой комнате звук гулкий: он много раз отражается от стен. Мягкая мебель, ковры и шторы поглощают звук. Рупор (мегафон) не даёт звуку рассеиваться в стороны — так его слышно дальше.

Рупор направляет звук узким пучком Иллюстрация: light-fizika.ru

Акустический резонанс

Если рядом со звучащим камертоном поставить такой же, второй тоже зазвучит. Его собственная частота совпадает с частотой приходящей звуковой волны — это резонанс.

Звучащий камертон заставляет звучать такой же камертон Иллюстрация: light-fizika.ru

Сильным звуком нужной частоты можно даже разбить стеклянный бокал. В музыкальных инструментах корпус (дека) служит резонатором: он усиливает звук струн и придаёт ему тембр.

Звук с частотой, равной собственной частоте бокала, может его разбить. Резонаторы музыкальных инструментов Иллюстрация: light-fizika.ru

Пример решения

Через сколько секунд человек услышит эхо от скалы, если она в 170 м от него ( $v=340$ м/с)?

Звук проходит путь туда и обратно: $t=\dfrac{2s}{v}=\dfrac{2\cdot170}{340}=1$ с.

Образ для запоминания

Звук — «путешественник без крыльев»: ему нужна опора — среда. Чем она упругее, тем быстрее он бежит: по воздуху — «пешком» (340 м/с), по воде — «на машине» (1500 м/с), по стали — «на самолёте» (5000 м/с). А в космосе — тишина.

⚗ Мини-опыт

Выберите среду и расстояние до преграды и пошлите звуковой импульс. Измерьте время возвращения эха. При каком расстоянии эхо в воздухе уже слышно отдельно от звука?

? Проверь себя

Ответь, не подглядывая в конспект: вспоминать — лучший способ запомнить.

1Почему в космосе не слышно звуков?

Звуку нужна упругая среда.

2В какой среде скорость звука наибольшая?

В твёрдых телах звук быстрее всего.

3Когда наблюдается акустический резонанс?

Так звучит второй камертон.

✎ Задачи

А Уровень А по образцу: одна формула, один шаг

Почему звонок под колпаком без воздуха не слышен?
Ответ
Звук не распространяется в вакууме.
Как получилось?
Какие материалы применяют для звукоизоляции и почему?
Ответ
Пористые (войлок, поролон, пробку): в порах звук многократно отражается и поглощается.
Как получилось?
Через какое время вернётся эхо от стены, до которой 34 м ( $v=340$ м/с)?
Ответ
$t=\dfrac{2\cdot34}{340}=0{,}2$ с.
Как получилось?
Зачем гитаре полый корпус?
Ответ
Это резонатор: он усиливает звук струн и придаёт ему тембр.
Как получилось?
Почему в пустой комнате звук гулкий?
Ответ
Звук многократно отражается от голых стен, пола и потолка.
Как получилось?

Б Уровень Б сам: несколько шагов, перевод единиц

Звук удара по рельсу дошёл по рельсу на 1,5 с раньше, чем по воздуху. Найдите расстояние ( $v_{\text{возд}}=340$ м/с, $v_{\text{ст}}=5000$ м/с).
Ответ
$\dfrac{s}{340}-\dfrac{s}{5000}=1{,}5$ , откуда $s\approx550$ м.
Как получилось?
На каком наименьшем расстоянии от стены нужно стоять, чтобы услышать эхо ( $t=0{,}06$ с, $v=340$ м/с)?
Ответ
$s=\dfrac{vt}{2}=\dfrac{340\cdot0{,}06}{2}\approx10$ м.
Как получилось?
Молния сверкнула, а гром послышался через 6 с. Как далеко гроза?
Ответ
$s=340\cdot6\approx2000$ м = 2 км (свет доходит почти мгновенно).
Как получилось?

↻ Закрепи

Карточки терминов

Нажми на карточку — она перевернётся. «Знаю» — карточка вернётся на повторение позже (через сутки, неделю, месяц), «Повторить» — скоро снова.

Эхо

Отражённый звук, который слышен отдельно от исходного.

Распространение звука

Нужна упругая среда; в вакууме звук не распространяется.

Скорость звука

Воздух ≈ 340 м/с, вода ≈ 1500 м/с, сталь ≈ 5000 м/с.

Когда слышно эхо

Если отражённый звук запаздывает не меньше чем на 0,06 с.

Акустический резонанс

Тело звучит в ответ на звук своей собственной частоты.

Экспресс-карта

Возьми лист и за 3 минуты нарисуй по памяти карту темы: в центре — тема, ветви — главные идеи, на ветвях — термины. Потом сравни.