7/4/2012 ЗВУКОВИ ВЪЛНИ. 1. Възникване на звукови вълни 1. Възникване на звукови вълни Звуците се образуват, когато миниатюрните частици, от които е съставен. - презентация

1 7/4/2012 ЗВУКОВИ ВЪЛНИ

2 1. Възникване на звукови вълни 1. Възникване на звукови вълни Звуците се образуват, когато миниатюрните частици, от които е съставен въздухът се движат бързо напред и назад. Това движение се нарича трептене. 7/4/2012 Когато удряте по барабана, кожата въбрира и се сблъсква с въздушните частици. Въздушните частици се удрят в съседните въздушни частици. Звукът се движи като вълни от трептящи частици. Вълните се разпространяват в разширяващ се кръг.

3 Камертон Камертон Уред за установяване на точната височина на тона. Използва се при настройване на музикални инструменти..Открит е от англичанина Шоърт през 1711 г. 7/4/2012

4 Ако ударите камертона, той започва да трепти бързо издавайки звук с определена височина. Когато рамената на камертона се отклоняват навън, те оказват натиск върху въздуха, който е в непосредствена близост, създавайки по- високо налягане. Когато трептенето е с посока навътре, околния въздух се разширява и налягането му се понижава.

5 7/4/ Звукови вълни Механични трептения (вълни) с честота от 17 Hz до Hz могат да се възприемат от човешкото ухо и наричаме звукови вълни или звук. инфразвук. Вълни с честота под Hz се наричат инфразвук. ултразвук. Вълни с честота над Hz се наричат ултразвук. ИнфразвукЗвукУлтразвук І 17 Hz І Hz

6 3. Източници на звук Всяко тяло, което трепти и създава в околната среда звукови вълни се нарича източник на звукови вълни. Те са: Всяко тяло, което трепти и създава в околната среда звукови вълни се нарича източник на звукови вълни. Те са: a)Източници работещи на собствени честоти – камертони, струни, въздушната струя в духови музикални инструменти. b)Източници работещи на принудени честоти – акустични прибори, които възпроизвеждат или възприемат звукове( високоговорители и микрофони). 7/4/2012

7 4.Звукови вълни в различни среди 4.Звукови вълни в различни среди Условие за предаване на звукови вълни е да има среда между източника и приемника.Условие за предаване на звукови вълни е да има среда между източника и приемника. В твърда среда звуковите вълни могат да бъдат напречни и надлъжни.В твърда среда звуковите вълни могат да бъдат напречни и надлъжни. В течна и газова среда те са само надлъжни.В течна и газова среда те са само надлъжни. Във вакуум звукови вълни не могат да се разпространяват.Във вакуум звукови вълни не могат да се разпространяват. Шуплести и меки материи (дунапрен, вата, завеси...) провеждат лошо звука и се използват за звукова изолация.Шуплести и меки материи (дунапрен, вата, завеси...) провеждат лошо звука и се използват за звукова изолация..

8 5. Скорост на звука Звуковите вълни се разпространяват с крайна скорост.Звуковите вълни се разпространяват с крайна скорост. u = λ.ν Скоростта на звуковата вълна се определя от вида и свойствата на средата, в която тя се разпространява.Скоростта на звуковата вълна се определя от вида и свойствата на средата, в която тя се разпространява. С увеличаване на температурата на средата, скоростта на звука расте.С увеличаване на температурата на средата, скоростта на звука расте. 7/4/2012

9 6. Интензитет на звука Енергията, пренесена от звукова вълна за единица време през единица площ, разположена перпендикулярно на посоката на разпространението и е интензитет на вълната.Енергията, пренесена от звукова вълна за единица време през единица площ, разположена перпендикулярно на посоката на разпространението и е интензитет на вълната. I = E / S.t (W/m 2 ) 7/4/2012

10 Връзка между интензитета и честотата на звука І, W/m ν, Нz ν, Нz 7/4/2012 Праг на чуване Праг на болката Област на чуване праг на чуване праг на болката За всяка честота на трептенията съществува най- малък интензитет, наречен праг на чуване и най-голям – праг на болката. Човешкото ухо е най-чувствително към вълните с честoта от 1000 Нz до 5000 Нz.

11 Защо по време на буря виждаме светкавицата доста време преди да чуем звука от гърма?Защо по време на буря виждаме светкавицата доста време преди да чуем звука от гърма? Концертът на рокзвезда се излъчва директно по радиото. Кой по-рано ще чува певеца - зрителят в концертната зала, намиращ се на 60 м от сцената, или радио- слушателят, живеещ на 2000 км от същата сцена? Радиовълните са електромагнитни, а не механични вълни и се разпространяват със скорост почти км/сек.Концертът на рокзвезда се излъчва директно по радиото. Кой по-рано ще чува певеца - зрителят в концертната зала, намиращ се на 60 м от сцената, или радио- слушателят, живеещ на 2000 км от същата сцена? Радиовълните са електромагнитни, а не механични вълни и се разпространяват със скорост почти км/сек. Във филмите посветени на дивия Запад, обикновено показват как индиаците опират ухото си до релсата, ако искат да разберат, дали влакът се приближава? Защо те просто не си напрягат слуха?Във филмите посветени на дивия Запад, обикновено показват как индиаците опират ухото си до релсата, ако искат да разберат, дали влакът се приближава? Защо те просто не си напрягат слуха? 7/4/2012

12 Характеристики на слуховото усещане Характеристики на слуховото усещане 1. 1.Ниво на интензитета – субективна преценка за интензитета на звуковата вълна. Единица: бел (В); децибел (dB); На прага на чуване І = W/m 2, а 1В е ниво на интензитета на звука с І = W/m 2 при честота 1000 Нz. ПРИМЕРИ: dBИзлитане на ракета dB dBИзлитане на реактивен самолет dB dBГръмотевица dB dBМотоциклет dB dBПрахосмукачка dB dBОркестър dB dBВик dB dBРазговор dB dBШепот dB dBПадащ лист 20 dB dBСърдечен шум 10 dB 7/4/2012

13 2. 2. Височина на тона – физиологична характеристика съответстваща на честотата на звука. Височината е качество на тона, по което различаваме тонове с различни честоти. λ λ λ

14 Птиците и женските гласове произвеждат много по-високи звуци от камионите и мъжките гласове. 7/4/2012

15 Звукът който чуваме при полет на насекомите се поражда от движението на техните крилца. Стайната муха за 1 секунда прави 352 махания с крилцата си, бръмбарът е по-мързелив от нея и се задоволява само с 220 махания, докато трудолюбивата пчела при свободен полет маха с крилцата си 440 пъти в секунда. Но лидер в тези сравнения е комарът с около махания в секунда.Звукът който чуваме при полет на насекомите се поражда от движението на техните крилца. Стайната муха за 1 секунда прави 352 махания с крилцата си, бръмбарът е по-мързелив от нея и се задоволява само с 220 махания, докато трудолюбивата пчела при свободен полет маха с крилцата си 440 пъти в секунда. Но лидер в тези сравнения е комарът с около махания в секунда. Обърнете внимание, че съответните честоти на звука се възприемат от човешкото ухо, защото са по-големи от 20 Hz.Обърнете внимание, че съответните честоти на звука се възприемат от човешкото ухо, защото са по-големи от 20 Hz. 7/4/2012 Честота на звука Честота на звука

16 Честота на звука Спектър на вълната –Спектър на вълната – съвкупност от насложени голям брой хармонични вълни с различни честоти и амплитуда. В зависимост от честотния спектър звуковете биват:В зависимост от честотния спектър звуковете биват: 1.Тонални(музикални); Основен тонОсновен тон – има най -малка честота ( ν 0 ) и най-голям интензитет (І max ). ОбертоновеОбертонове - тонове с > ν, кратна на ( ν 0 ) и < интензитет. ТембърТембър – качеството, по което отличаваме тонове с еднаква височина. 2. Шумове. 2. Шумове. 7/4/2012

17 Шум. Шумът е нехармонична звукова вълна. Шумът е нехармонична звукова вълна. Шумовете са звукове с безпорядъчни трептения от различно естество. Шумовете са звукове с безпорядъчни трептения от различно естество. КраткотраенКраткотраен – тракане, вик, взрив, изстрел, чукане... ПродължителенПродължителен – от работещи машини, двигатели, уредби, радио, ТV, ел.домакински уреди, превозни средства... Шум с ниво на интензитета: Шум с ниво на интензитета: 50 dB -50 dB - дразни и отвлича вниманието; над 70 dBнад 70 dB трудно се понася; dB dB може да предизвика увреждания. 7/4/2012

18 Въздействие на шума. Вредно:Вредно: От отслабване чувствителността на ухото до частична или пълна загуба на слуха. Бърза умора; Понижава работоспособността; Нервни заболявания; Сърдечни заболявания...

19 . Въздействие на шума. Полезно:Полезно: Успокояващо – прибоя на вълните, шумолене на гората, ромон на ручей... В техниката – по шума на двигателите се откриват неизправности; откриване и проследяване на подводници; В медицината – изследва се работата на сърцето, дихателните органи, развитието на плода в утробата на майката Акустика, радиотехника...

20 Музикална гама Музикална гама Музикалната гама, класифицираща тоновете по тяхната височина, е доста древно откритие на човека.Още през 6 век пр.н.е. гръцкият мислител и математик Питагор е открил връзката между дължината на трептящата струна и височината на пораждания от нея тон, достигайки чрез съответната закономерност до понятието,,музикална гама.22 века по-късно английският гений Нютон обяснява механизма на образуване и разпространение на звука.Музикалната гама, класифицираща тоновете по тяхната височина, е доста древно откритие на човека.Още през 6 век пр.н.е. гръцкият мислител и математик Питагор е открил връзката между дължината на трептящата струна и височината на пораждания от нея тон, достигайки чрез съответната закономерност до понятието,,музикална гама.22 века по-късно английският гений Нютон обяснява механизма на образуване и разпространение на звука. 7/4/2012

21 Музикална гама Честота - Hz

22 Резонанс Резонанс 7/4/2012 Знаменития тенор Енрико Карузо можел да разбие на парчета чаша от качествено стъкло изпявайки и задържайки за известно време определен тон. Това е възможно когато тонът има честота, равна на собствената честота на трептене на чашата.Тогава звукът силно се поглъща и в чашата възникват резонансни трептения с голяма амплитуда.

23 Сила на звука Силата на звука зависи от височината на вълната наречена амплитуда. Тихите звуци имат по- ниска амплитуда от високитеСилата на звука зависи от височината на вълната наречена амплитуда. Тихите звуци имат по- ниска амплитуда от високите 7/4/2012

24

25 Ниво на интензитета Човешкото ухо се характеризира с долен и горен праг на чуване. То долавя звукове, чиито интензитети могат да се различават хиляда милиарда пъти! Затова по-често за характеризиране на силата на звука се използва величината ниво на интензитета, която се измерва в децибели (dB). Звук, чийто интезитет е десет пъти по-голям от долния праг на чуване има ниво на интензитета 10 dB. Ако интензитета на звука нарастне десет пъти, нивото на звука се увеличава с 10 dB. На прага на болката съответства ниво на интензитета 120 dB.Човешкото ухо се характеризира с долен и горен праг на чуване. То долавя звукове, чиито интензитети могат да се различават хиляда милиарда пъти! Затова по-често за характеризиране на силата на звука се използва величината ниво на интензитета, която се измерва в децибели (dB). Звук, чийто интезитет е десет пъти по-голям от долния праг на чуване има ниво на интензитета 10 dB. Ако интензитета на звука нарастне десет пъти, нивото на звука се увеличава с 10 dB. На прага на болката съответства ниво на интензитета 120 dB. 7/4/2012

26 Тембър на звука Тембър на звука Тонът, издаван от различните музикални инструменти, може да бъде един и същ, но звученето на този тон е едно за цигулката и съвсем друго за китарата. Причината за това е в тембъра на звука, който се определя от наслагването към основния тон на вълни с кратни честоти, наречени обертонове и пораждани от същия източник на звук. Например ако честотата на основния тон е V, честотата на обертоновете е 2V, 3V и т.н.Тонът, издаван от различните музикални инструменти, може да бъде един и същ, но звученето на този тон е едно за цигулката и съвсем друго за китарата. Причината за това е в тембъра на звука, който се определя от наслагването към основния тон на вълни с кратни честоти, наречени обертонове и пораждани от същия източник на звук. Например ако честотата на основния тон е V, честотата на обертоновете е 2V, 3V и т.н. 7/4/2012

27 Симфоничен оркестър Симфоничен оркестър 7/4/2012 Класическият симфоничен оркестър включва: Класическият симфоничен оркестър включва: струнна група - струнна група: цигулки, виоли, виолончели, контрабаси духови инструменти - духови инструменти: флейта, обой, тромпет, тромбон ударни инструменти - ударни инструменти: тимпани, гонг, лира-звънчета, тъпан

28 Акустика Постепенно учените са навлизали в тайните на звука, овладявали са законите, на който той се подчинява, и така се ражда науката за звука.Постепенно учените са навлизали в тайните на звука, овладявали са законите, на който той се подчинява, и така се ражда науката за звука. Акустиката е много важна за строителството на много зали, защото е трудно без специално проектиране за да се построи зала с добро звучене, в която звукът да се чува във всяко ъгълче.Акустиката е много важна за строителството на много зали, защото е трудно без специално проектиране за да се построи зала с добро звучене, в която звукът да се чува във всяко ъгълче. 7/4/2012

29 Шум Повечето от звуците, които съпътстват живота на човек, нямат нищо общо с музикалния звук, с пеенето на птиците, с говора между приятели, и се възприемат от човешкото ухо като шум. Всъщност шумът се образува от произволното наслагване на много звукови вълни с най-различни честоти.Повечето от звуците, които съпътстват живота на човек, нямат нищо общо с музикалния звук, с пеенето на птиците, с говора между приятели, и се възприемат от човешкото ухо като шум. Всъщност шумът се образува от произволното наслагване на много звукови вълни с най-различни честоти. Медицинските изследвания доказват, че шумът намалява трудоспособността на човека и усилва умората му.Медицинските изследвания доказват, че шумът намалява трудоспособността на човека и усилва умората му. Силните шумове с високи честоти, могат да предизвикат увреждания на слуха и нервната система.Силните шумове с високи честоти, могат да предизвикат увреждания на слуха и нервната система. 7/4/2012

30 Сложните, богати звуци включват хиляди въздушни вълни с различни амплитуди и дължини. Всички те се смесват, създавайки сложна графика. Графиката на три различни звука: Графиката на три различни звука: - От симфоничен оркестър, - От симфоничен оркестър, - От думата Хелоу, - От думата Хелоу, - От две пляскания с ръце. - От две пляскания с ръце.

31 Човешки глас 7/4/2012 Човекът произвежда звук които наричаме глас, когато въздушна струя от белите дробове минава през гласните струни. Дали гласът е висок или нисък, зависи от това колко бързо трептят гласните струни. Диафрагмата контролира притока на въздух от белите дробове и към тях. Мускулите, движещи устата моделират произвеждания от гласните струни звук в разпознаваема реч. Носните кухини, гърлото и гръдният кош подпомагат звуковия резонанс.

32 Когато човек говори или пее, гласните струни са затворени. При издишване въздушната струя ги кара да трептят и да произвеждат звук.Когато човек говори или пее, гласните струни са затворени. При издишване въздушната струя ги кара да трептят и да произвеждат звук. Когато са отпуснати гласните струни произвеждат звук с ниска честота.Когато са отпуснати гласните струни произвеждат звук с ниска честота. Когато са стегнати, гласните струни произвеждат звук с висока честота.Когато са стегнати, гласните струни произвеждат звук с висока честота. 7/4/2012

33 Възприемане на звука Ушите улавят вибрации във въздуха и ги превръщат в електрически сигнали, които се изпращат в мозъка.Ушите улавят вибрации във въздуха и ги превръщат в електрически сигнали, които се изпращат в мозъка. 7/4/2012

34 Възприемане на звука Кортиевия орган превръща механичните трептения на власинките в нерни сигнали и ги предава за части от секундата по слуховия нерв до мозъчната кора. Там сигналите се анализират по сила и честота и се сравняват със звуковите отпечатъци в паметта. Ако звукът идва странично, вълните достигат до по-близкото ухо части от секундата, преди да стигнат другото. Мозъкът улавя тази малка разлика и така определя откъде идва звука.Кортиевия орган превръща механичните трептения на власинките в нерни сигнали и ги предава за части от секундата по слуховия нерв до мозъчната кора. Там сигналите се анализират по сила и честота и се сравняват със звуковите отпечатъци в паметта. Ако звукът идва странично, вълните достигат до по-близкото ухо части от секундата, преди да стигнат другото. Мозъкът улавя тази малка разлика и така определя откъде идва звука. 7/4/2012

35 Знаете ли, че... Не всички животни чуват звуците така както вие ги чувате: Не всички животни чуват звуците така както вие ги чувате: Скакалците чуват с краката си, размахвайки ги във въздуха за да познаят от къде идва звукът.Скакалците чуват с краката си, размахвайки ги във въздуха за да познаят от къде идва звукът. Змиите нямат уши, затова не могат да чуват звуци от въздуха. Те улавят ниските звуци от земята.Змиите нямат уши, затова не могат да чуват звуци от въздуха. Те улавят ниските звуци от земята. Рибите чуват през тялото си.Рибите чуват през тялото си. Жабите могат да чуват само звуци с ниски честота - под 5000 Hz.Жабите могат да чуват само звуци с ниски честота - под 5000 Hz. 7/4/2012

36 Свърхзвукова скорост Ако скороста на автомобила превиши скоростта на звука, звукът предизвикан от ударната вълна ще бъде чут, след като автомобила вече е отминал.Ако скороста на автомобила превиши скоростта на звука, звукът предизвикан от ударната вълна ще бъде чут, след като автомобила вече е отминал. 7/4/2012

37 Ултразвукова локация Принципа на действие на ултразвуковия локатор (сонар) се основава на отражението на ултразуковите вълни. Чрез УВ локация се изследва релефа на морското дъно. Откриват се подводни лодки, рибни пасажи, айсберги и др.Принципа на действие на ултразвуковия локатор (сонар) се основава на отражението на ултразуковите вълни. Чрез УВ локация се изследва релефа на морското дъно. Откриват се подводни лодки, рибни пасажи, айсберги и др. 7/4/2012

38 Прилеп Ултразвуковата локация ориентира при движението в търсенето на храна. Прилепът генерира ултразвукови импулси с честота между 20 kHz и 100 kHz.Ултразвуковата локация ориентира при движението в търсенето на храна. Прилепът генерира ултразвукови импулси с честота между 20 kHz и 100 kHz. 7/4/2012

39 КРАЙ