ГБОУгимназия 1576 СПш 669 Проектная работа по теме «Акустический резонанс» Выполнили: ученики 9 «В» класса Лопунов Михаил Кочетов Егор Научный руководитель: Ермоленко Инесса Вячеславовна Москва 2014

Введение Цели работы: Провести исследование явления звука и зависимость звуковых характеристик от резонатора. Задачи : Задачи : 1) Систематизировать знания о звуке. 2) Исследовать явление резонанса в разных типах гитар. 3) Исследовать звуковые характеристики от различных резонаторов. Этапы исследования: 1) Чтение и анализ тематической литературы. 2) Просмотр и анализ тематических видеофильмов. 3) Рассмотрение графиков звуковых волн.

Акустика Акустика наука о звуке, изучающая физическую природу звука и проблемы, связанные с его возникновением, распространением, восприятием и воздействием. Акустика является одним из направлений физики (механики), исследующее упругие колебания и волны от самых низких (от 0 Гц) до высоких частот. Иногда под акустикой также понимают акустическую систему электрическое устройство, предназначенное для преобразования тока переменной частоты в звуковые колебания при помощи электроакустического преобразования. Также термин акустика применим для обозначения колебательных свойств какой-либо системы, например «акустика помещения». Термин «акустика» в 1701 году впервые использовал (фр. acoustique) Жозеф Савёр.

Звуковые волны Звук - волнообразно распространяющееся колебательное движение частиц упругой среды (воздуха, воды и т. д.), вызывающее у человека ощущение звука. 16 – Гц – слышимые звуки. Меньше 16 Гц – инфразвуки Больше Гц – ультразвуки Обязательное условие для возникновения звуковых колебаний – наличие упругой среды. Звук создают долговременные периодические источники (музыкальный: струна, камертон, свист, пение). Шум создают долговременные непериодические источники звука (дождь, море, толпа).

Источники звука Источниками звука являются тела или системы тел, движения которых относительно окружающей среды периодически или импульсивно (резко) нарушают её равновесное состояние. Источники звука можно разделить по способу их происхождения: 1) Естественные (голос, шелест листьев, шум прибоя) 2) Искусственные (камертон, струна, колокол, мембрана) Электроакустические излучатели - электроакустические преобразователи, предназначенные для преобразования электрических колебаний звуковой и ультразвуковой частоты в вынужденные механические колебания.

Характеристики звука Объективные Объективные 1) Звуковое давление – давление, оказываемое звуковой волной на стоящее перед ней препятствие 2) Спектр звука – разложение сложной звуковой волны на составляющие её частоты 3) Интенсивность звуковой волны – энергия звуковой волны за единицу времени через единичную площадь поверхности 4) Скорость звука зависит от среды и её состояния. v воздуха =331 м/с, v воды =1430 м/с, v стали =5000 м/с Субъективные Субъективные 1) Громкость звука 2) Высота звука 3) Тембр звука позволяет различать 2 звука одинаковой высоты и громкости, издаваемых различными инструментами. Зависит от спектрального состава.

Высота звука Зависит от частоты колебаний источника: чем больше частота, тем выше звук. Громкость Человеческое ухо способно воспринимать звуки интенсивностью от (порог слышимости) до 1 Вт/м 2 (порог болевого ощущения). Чтобы получить звук в 2 раза больше громкости, надо интенсивность увеличить в 10 раз. В практических задачах громкость звука принято характеризовать уровнем громкости, измеряемым в фонах, или уровнем звукового давления, измеряемым в белах (Б) или в децибелах (дБ), составляющих десятую часть бела. Связаны с ощущением, возникающим в сознании человека, а также с интенсивностью звуковой волны.

Скорость Звук распространяется в пространстве только при наличии какой-либо упругой среды. Среда необходима для передачи колебаний от источника звука к приемнику, например к уху человека. Звуковая волна, как и любые другие механические волны, распространяется в пространстве не мгновенно, а с определенной скоростью. Тембр Тембр - качество звука, по которому различаются тоны одной и той же высоты и благодаря которому звучание одного инструмента или голоса отличается от другого. Тембр звука, называемый иначе окраской звука, зависит от формы колебаний. Фактически тембр определяется числом и интенсивностью составляющих гармоник, или т. н. Спектральным составом звука.

Свойства звука Свойства делятся на звуковые явления: 1) Отражение звуковых волн, эхо; 2) Преломление; 3) Поглощение; 4) Дифракция; 5) Интерференция;

Отражение звуковых волн, эхо Эхо - отражение кратковременного звука (импульса) от различных препятствий (стены, леса и т. п.), воспринимаемое наблюдателем. На слух эхо воспринимается как повторение первичного импульса только в том случаи, если время его запаздывания превышает 0,05 - 0,06 сек. Преломление Преломление - изменение направления распространения звуковых волн при переходе из одной среды в другую. Преломление возникает из-за различия скорости распространения волн в этих средах. Поглощение - это ослабление интенсивности звука при прохождении его через какую-либо среду (или при отражении от поверхности раздела двух сред) вследствие превращения энергии звуковой волны теплую энергию. Поглощение звука зависит от свойств среды, в которой распространяется звук, и от частоты звуковых волн. ПоглощениеДифракция Дифракция - огибание звуковыми волнами встречных препятствий. Интерференция Интерференция - сложение в пространстве двух или несколько волн с одинаковыми частотами, вследствие чего в пространстве происходит усиление или ослабление волн.

Исследование Создание модели гитары с использованием самодельного резонатора.

Акустический резонанс Явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям, определяемым свойствами системы. Увеличение амплитуды это лишь следствие резонанса, а причина совпадение внешней (возбуждающей) частоты с внутренней (собственной) частотой колебательной системы. При помощи явления резонанса можно выделить и/или усилить даже весьма слабые периодические колебания. Резонатор Колебательная система, в которой происходит накопление энергии колебаний за счёт резонанса с вынуждающей силой. Обычно резонаторы обладают дискретным набором резонансных частот.

Акустическая гитара Акустическая гитара гитара, звучащая с помощью корпуса, изготовленного в виде акустического резонатора.

Полуакустическая гитара Полуакустическая гитара комбинация акустической и электрической гитары, когда в дополнение к полому акустическому корпусу в конструкции предусмотрены звукосниматели.

Электрическая гитара Электрическая гитара гитара, звучащая посредством электрического усиления и воспроизведения сигнала, снятого с колеблющихся струн звукоснимателем.

Резонаторная гитара Резонаторная гитара (резофоническая или резофоник гитара) разновидность акустической гитары, в которой для увеличения громкости применяются встроенные в корпус металлические акустические резонаторы.

Усилитель звуковых колебаний Через усилитель с резонатора были переданы на компьютер изображения звуковых волн, где с помощью программы Sony Sound Forge Pro 10.0 получены графики колебаний.

Резонаторы в нашем эксперименте 1) Стеклянный сосуд меньшего объёма (полый) 2) Стеклянный сосуд меньшего объёма (с водой) 3) Стеклянный сосуд большего объёма (полый) 4) Стеклянный сосуд большего объёма (с водой) 5) Металлический сосуд меньшего объёма (полый) 6) Металлический сосуд большего объёма (полый)

Стеклянный сосуд меньшего объёма (полый)

Стеклянный сосуд меньшего объёма (с водой)

Стеклянный сосуд большего объёма (полый)

Стеклянный сосуд большего объёма (с водой)

Металлический сосуд меньшего объёма (полый)

Металлический сосуд большего объёма (полый)

Заключение Чем больше амплитуда, тем громче звук. Чем больше частота звука, тем выше звук. Исследовав наши резонаторы, мы пришли к выводу, что самый громкий звук у большого металлического резонатора, а самый тихий – у стеклянного резонатора меньшего объёма, заполненного водой. Акустический резонанс наилучший – у металлического резонатора большого объёма, так как скорость звука выше в металлах, чем в жидкостях и газах.

Библиография 1) Исакович М.А. Общая акустика. М.: Наука, ) Ржевкин С.Н. Курс лекций по теории звука. М.: МГУ, ) Сапожков М.А. Электроакустика. М.: Связь, ) Рэлей (Стретт Дж.В.) Теория звука. Том 1 (2-е изд.) М.: ГИТТЛ, ) Рэлей (Стретт Дж.В.) Теория звука. Том 1 (2-е изд.) М.: ГИТТЛ, ) Рэлей (Стретт Дж.В.) Теория звука. Том 2 (2-е изд.) М.: ГИТТЛ, ) Розенберг Л.Д. (ред.) Физика и техника мощного ультразвука. Том 1. Источники мощного ультразвука. М.: Наука, ) Розенберг Л.Д. (ред.) Физика и техника мощного ультразвука. Том 2. Мощные ультразвуковые поля. М.: Наука, ) Розенберг Л.Д. (ред.) Физика и техника мощного ультразвука. Том 2. Мощные ультразвуковые поля. М.: Наука, ) Розенберг Л.Д. (ред.) Физика и техника мощного ультразвука. Том 3. Физические основы ультразвуковой технологии. М.: Наука, ) Лэмб Г. Динамическая теория звука. М.: ГИФМЛ, ) Лэмб Г. Динамическая теория звука. М.: ГИФМЛ, ) Фурдуев В.В. Электроакустика. М.-Л.: ГИГТЛ, ) Мякишев Г.Я. Физика: Учебник для 10 классов общеобразовательных учреждений / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховец, Н.Н. Сотский. 14-е издание.