Задачи за акустика (решения) - Училище по физика в училище
Източници на звук
- Какви са някои начини за създаване на звук? Какво е общото между всички тези възможности?
Нещо вибрира бързо, когато се генерира звук: духане във флейта (въздух), говорене или пеене (гласните струни), биене на барабан (тъпанчето), музика от радиото (мембраната на високоговорителя) - Как можете да направите вибрацията на камертона видима?
Първо държите стъклена чиния върху свещ, докато тя се напълни напълно с сажди. След това прикрепете малка жица към един от зъбците на камертона, ударете я и бързо издърпайте жицата върху стъклената плоча. След това виждате вълнообразна линия. (Подробно е тук.) - Как работи записът?
Записът работи точно по обратния начин на експеримента със запечатаната стъклена плоча. В записа има дълъг вълнообразен жлеб. Иглата се движи и люлее в този жлеб. Тази вибрация вече може да се усили. (Ето точното описание.) - Какво правите с махало часовник, когато той непрекъснато напредва?
Премествате люлеещата се тежест върху махалото по-надолу. Защото при по-голяма дължина на махалото продължителността на периода е по-голяма. Махалото вече не се люлее толкова често и часовникът върви по-бавно. - Един тон има честота 100 Hz, друг 500 Hz. Как се различават двата тона, когато ги чуете?
Тон с честота 100Hz е по-нисък от този на 500Hz. - Обяснете термина „амплитуда“, като използвате пример.
Когато Мария се люлее така, че да дойде на метър напред и на метър назад, тогава тя се люлее с амплитуда един метър. - Високоговорителят първоначално издава мек, висок звук. След това настройките на свързания генератор на синусоида се променят и звукът е по-силен. Какво беше променено?
Амплитудата на синусоидалния генератор е увеличена, така че звукът е по-силен. - Махалото се люлее с амплитуда 10 см и период от 0,5 секунди. Какво означава това?
От позицията за почивка махалото се движи на 10 см надясно или наляво. Той прави едно трептене за половин секунда, т.е. две трептения в секунда. - Вибрацията на камертона се записва със саждиста стъклена плоча.
Разпространение на звука
1) Защо не можете да чуете нищо в космоса? Какъв опит направихме?
В космоса няма въздух. Ето защо няма носител на звук, който да може да предава звука. В клас поставихме камбана под бурканче и изсмуквахме въздуха с вакуумна помпа. Тогава вече не можеше да чуеш камбаната.
2) Вашият съсед свири на пиано на три етажа над вас. Можете да го чуете силно и ясно дори когато прозорците са затворени. Защо така? Направихме и експеримент по този въпрос. Опиши го.
Не само въздухът е носител на звука, стените и подовете също. Пианото е на пода на 3-тия етаж и така звукът попада в пода. Той е насочен надолу през стените и след това излиза от стената отново във въздуха, така че да може да се чуе. В час проведохме стаж, за да разгледаме носители на звук. Придържахме бутона на вибриращия камертон към предмет и ухото от другата страна. Твърди материали като дърво, книга,. провеждат добре звук, меки тъкани като гъба, кърпа,. дирижират звук зле.
В практическия експеримент с лъжица на шнур чухме, че шнурът провежда звука дори по-добре от въздуха.
3) Направете няколко рисунки на спирална пружина, показваща как се разпространява звукът; ние направихме чертежи на спиралната пружина в тетрадката.
Можете да видите как се създава компресия чрез компресиране на единия край на пружината. Ако пуснете сега, компресията се движи през пружината, отразява се в края на пружината и се връща отново. Компресията става все по-малко плътна с течение на времето, докато окончателно изчезне. Вместо компресия, можете също да използвате изтъняване, като издърпате пружината в една точка.
4) Звукът има скорост приблизително [Math] 340 \, \ rm \ frac [/ math]. Има ли значение дали звукът е силен/мек, висок или нисък? Откъде знаеш?
Видяхме филма „Schallparade“, който показва колко бързо се разпространява звукът на цимбала, оперна певица и клаксон. Силният клаксон се чуваше отдалеч, но беше също толкова бърз, колкото звукът на по-тихата цимбала. Нямаше значение дали тонът е висок или нисък.
5) Десет секунди след като видите мълнията, можете да чуете гръмотевицата. Колко далеч е гръмотевичната буря? Изчислете веднъж с простото правило за гръмотевична буря и веднъж със скоростта на звука от [math] 340 \, \ rm \ frac [/ math] .
Според правилото за гръмотевична буря: [math] 10: 3 \ približno 33 [/ math]. Мълнията удари на около [math] 33 \, \ rm km [/ math]. (Ако броите по-малко от 10 секунди, трябва да потърсите защита!) С точната скорост гръмотевичната буря е на 3,4 км: като правило три:
6) Гръмотевична буря е на 2,5 километра. Какво време минава между мълнията и гръмотевицата?
като правило от три: или с формула: [math] t = \ frac = \ frac> = 7 \, \ rm sec [/ math] Повече от 7 секунди минават между мълния и гръмотевици.
7) За да измери скоростта на звука, ученичка генерира силен гръм със стартов клапан.
На разстояние от 200 м има 16 ученици, които преди това са пуснали хронометъра си по едно и също време. половин лице срещу клапата и спиране на часовника, когато видят капака близо. Другата половина не вижда клапа и ще спре часовника, когато чуят гърмежа. За първия ученик са минали 10,52 секунди между старта на хронометрите и генерирането на взрива. Между началото на часовниците и изслушването на взрива са изминали 11,15 секунди. Следователно звукът отне 0,63 секунди за разстоянието от 200 метра.
За да се използват всички стойности, човек формира средната стойност на всички начални времена и средната стойност на всички времена за спиране: Сега можете да изчислите скоростта на звука: като правило от три: или с формула: [math] v = \ frac = \ frac61 \, \ rm sec> = 328 \ rm \ frac [/ math]
8-ми) Когато се измерва скоростта на звука с ехо, има следните измерени стойности:
Така че звукът отне 0,32sec за 110m: [math] v = \ frac = \ frac32 \, \ rm sec> = 344 \, \ rm \ frac [/ math]
Ухо и шум
1) Начертайте напречно сечение на човешкото ухо и назовете отделните части.
2) Обяснете как работи слухът на ухото.
Вибрациите във въздуха достигат до тъпанчето през ушния канал. Тъпанчето вибрира и с помощта на трите кока чук, наковалня и стреме, кара течността на охлюва да вибрира. В охлюва малките косми се движат от течността, която задейства нервните импулси, които се водят към мозъка.
3) Звукът, който е силен, не трябва да се възприема като шум и обратно, много тихият звук може да бъде много досаден. Намерете подходящи примерни ситуации.
Когато чуя любимата си песен силно, това е хубаво:) Но капещото кранче може да бъде много досадно.
4) Антония използва специална свирка, за да повика кучето си. Когато тя духа в нея, чува само тихи свирки и той веднага ще изтича, дори и да е далеч. Дядото на Антония, от друга страна, не беше чул нищо от лулата. Обяснете!
Свиренето на кучето издава много висок звук с голяма честота. Кучетата могат да чуят звук до 50000Hz, млад човек до 20000Hz. Възрастният човек вече не може да чува такива високи ноти, тъй като при по-възрастните хората частта от охлюва, която чува високите ноти, става по-неподвижна и така дядото на Антония не може да чуе свистенето.
5) Измервател на ниво на звука измерва силата на звука в класната стая на 60 db. Обяснете значението на четенето, като обясните какво е 0db и колко пъти е по-силно 60db.
Най-мекият звук с честота 2000 HZ, който хората едва чуват, има сила на звука от 0 децибела. Всяко увеличение с 10 децибела възприема човешкото ухо два пъти по-силно. Така че трябва да удвоите до 60db шест пъти: [математика] 2 \ по 2 \ по 2 \ по 2 \ по 2 \ по 2 = 64 [/ math] 60 dB следователно са 64 пъти по-силни от прага на слуха!
6) На какво ниво на сила на звука може да възникне увреждане на слуха?
Всеки, който е изложен на обем от 80 db или повече за дълго време, трябва да носи предпазни средства за слуха.
7) Защо е толкова тихо, когато е паднал сняг?
Когато звукът се отразява от твърд обект, той става малко по-тих. Снегът се състои от твърди ледени кристали, които имат много кухини, пълни с въздух. Снежната покривка изглежда приблизително като гъба с много дупки. Когато звукът удари снега, той попада в тези малки кухини и често се отразява в тях като ехо. С всяко отражение звукът става малко по-тих, докато снегът не е „погълнал“ звука. (Вижте също това видео.)
8) Направете рисунка как звукът се разпространява от говорещ човек в класната стая: