Исследование характеристик звуковых волн при помощи PC. Цель: Исследовать различные источники звуковых волн, методом визуализации. Определить параметры звуков и сравнить их. Задачи: 1. Изучить теоретические представления о звуке – как механической волне: - Источники звука - Физические характеристики звука(высота, громкость, тембр). 2.Разработать и поставить эксперимент по изучению характеристик звука, издаваемого различными источниками. 3.Проанализировать полученные результаты, сравнить их и сделать выводы.

Звуковые волны Волны на поверхности воды или волны вдоль резинового шнура можно непосредственно видеть. В прозрачной среде – воздухе или жидкости – волны невидимы. Но при определенных условиях их можно слышать.

Причина звука Колебание тела: Звуки голосов людей, животных возникают в результате колебаний их голосовых связок, звучание духовых и музыкальных инструментов раскаты грома обусловлены колебаниями масс воздуха.

Музыкальные звуки и шумы. Громкость и высота звука. Звуки, которые мы слышим каждый день, очень разнообразны. Любой из нас достаточно отчетливо отличает так называемые музыкальные звуки от шумов. К первым относится пение, звучание натянутых струн музыкальных инструментов, свист.

Характеристики звука Высота - Определяется частотой колебаний, от 15 до Гц. Громкость - Зависит от амплитуды колебательной среды. Скорость - Зависит от среды и температуры. Тембр - Определяется набором частот и обертонов.

Разновидности звука Инфразвук – колебания, происходящие с частотой менее 20 Гц. Инфразвуки не воспринимаются человеческим ухом, т. е. мы просто не слышим их. Применение инфразвука имеет большое значение в военном деле. Улавливая его приборами, весьма точно определяют место, откуда действуют дальнобойная артиллерия. Ультразвук - колебания, происходящие с частотой более 20000Гц, Ультразвуки не воспринимаются человеческим ухом, мы не слышим их. Ультразвуком пользуются летучие мыши при охоте в ночное время.

Распространение и приемники звука Распространяется в любой упругой среде: твердой; жидкой; газообразной. Не может распространяться в пространстве, где нет вещества (упругой среды). Приёмники звука - устройства, в которых под действием звука возникают вынужденные колебания.

Содержание и метод выполнения работы О БЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ : ЗВУКИ ФОРТЕПИАНО. И СПОЛЬЗУЕМОЕ ОБОРУДОВАНИЕ : Термометр для измерения температуры в комнате; Музыкальный инструмент- фортепиано; Микрофон; Компьютер.

Эксперимент 1. Сравним параметры одного звука, воспроизведенного сначала тихо, а потом громче рис.1 рис.2 Звук «До» ( рис. 1) обычным нажатием на клавишу. Звук «До» (рис.2), но более жестко. Сравнивая, видно: количество колебаний в обоих случаях одинаково, их 3.Следовательно Т1=Т2 т.к. ν=1/Т, то V1=V2, а амплитуды колебаний отличаются: на рисунке 2 она больше, чем на рисунке 1.

Тоже самое можно наблюдать, если тем же способом произвести звуки «Си» той же октавы рис.3 рис.4 Количество колебаний 10,5 – это значит что период звука «Си» одинаков в обоих случаях и следовательно частота звука будет одинакова. Амплитуда колебаний на четвертом рисунке больше амплитуды колебаний на третьем рисунке.

Вывод: звук «До» в обоих случаях одной частоты и «Си» в обоих случаях одной частоты, это говорит о том, что высота звука, зависящая от частоты не меняется. Различие амплитуд звуковых колебаний говорит о том, что менялась громкость звука.

Эксперимент 2. Произведем и запишем звук «Си» другой октавы (рис.5) и сравним с (рис.3) по частоте. Рис.3 рис.5 Вывод: частота ранее записанного звука «Си» меньше чем записанного позже. Это говорит о том, что высота звука в первом случае ниже, чем высота звука во втором.

Эксперимент 3. Увеличим и сравним записи звуков «До», «До-диез», «Си» одной октавы и «Си» другой (более высокий звук)(рис.9) на присутствие дополнительных тонов ( обертонов). На развертках обертоны выглядят как отклонения от частоты основного тона. Звук «До»Звук «До- диез»той же октавы Звук «Си»той же октавы Звук «Си» другой октавы Рис.9

Вывод: Сравнивая визуальные картины звуков видно, что отклонений от основного тона у звука «До» больше чем у других звуков, т.е. большее количество обертонов- это говорит о том, что этот звук богаче, музыкальнее.

Список используемой литературы 1. Элементарный учебник физики под редакцией Г.С. Ландсберга том III. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика – Репринт 10 изд перпраб, Физика Дж. Орир том 1, Москва Учебник по физике для 9 класса средней школы Н.М. Шахмаева, С.Н. Шахмаева, Д.Ш. Шодиева, 1992