Integruota fizikos, muzikos ir informatikos pamoka.
Pamokos tikslas:
Supažindinti mokinius su „garso“ sąvoka, garso ypatybėmis; išmokys atskirti garsus pagal garsumą, tembrą, parodys kaip šios charakteristikos susijusios su virpesių dažniu ir amplitude; parodyti ryšį tarp fizikos ir muzikos.
Tikslas
Parsisiųsti:
Peržiūra:
9 klasė. 36 pamoka
Garso šaltiniai. Garso vibracijos. Problemų sprendimas.
Pamokos tikslas: Supažindinti mokinius su „garso“ sąvoka, garso ypatybėmis; mokyti atskirti garsus pagal garsumą, toną, tembrą; parodyti, kaip šios charakteristikos yra susijusios su virpesių dažniu ir amplitude; parodyti ryšį tarp fizikos ir muzikos.
Pamokos eiga.
- Organizacinis momentas.
- Žinių atnaujinimas.
1 skaidrė
- Priekinė apklausa
1. Kas yra mechaninės bangos?
2. Kokie yra dviejų tipų mechaninės bangos?
3. Kas yra periodas, dažnis, bangos ilgis, bangos greitis? Koks ryšys tarp jų?
- Savarankiškas darbas.
3. Naujos medžiagos studijavimas.
Mokytojas. Ankstesnėse klasėse mes pradėjome mokytis mechaninių bangų, kad galėtume toliau susipažinti elektromagnetines bangas. Nors jie turi skirtingi vardai, įvairios fizinė prigimtis, bet apibūdinami tais pačiais parametrais ir lygtimis. Šiandien mes susipažinsime su kita rūšimi mechaninės bangos. Kai nuspręsite, užsirašysite jų vardą logikos problema(tokių problemų sprendimo būdas vadinamas „smegenų šturmu“).
Anglai turi pasaką: „Velnias pagavo tris keliautojus ir sutiko juos paleisti, jei jie duos jam neįmanomą užduotį. Vienas prašė augantį medį paversti auksu, kitas – priversti upę tekėti atgal. Velnias, juokaudamas, su tuo susidorojo ir pasiėmė abiejų keliautojų sielas. Liko trečias keliautojas...“ Vaikinai, atsistokite į šio keliautojo vietą ir pasiūlykite velniui neįmanomą užduotį. (Siūloma skirtingos versijos.) „...Ir trečias sušvilpė ir pasakė: „Siūkite sagą! – ir velniui buvo padaryta gėda“.
Kas yra švilpimas?
Studentai. Garsas.
2 skaidrė (pamokos tema)
3 skaidrė
Garsų pasaulis toks įvairus,
Turtingas, gražus, įvairus,
Bet mus visus kankina klausimas
Iš kur atsiranda garsai?
Kodėl mūsų ausys visur džiugina?
Atėjo laikas rimtai pagalvoti.
1. Garso prigimtis. Sąlygos, būtinos garsui egzistuoti
Mokytojas. Mes gyvename garsų pasaulyje, leidžiančiame gauti informaciją apie tai, kas vyksta aplinkui.
Jie bando šnabždėti plakatų iškarpas,
Geležiniai stogai bando rėkti,
Ir vanduo vamzdžiuose bando dainuoti,
Ir taip bejėgiškai dūzgia laidai...
K.Ya.Vanšenkinas.
Kas yra garsas? Kaip aš galiu jį gauti? Fizika atsako į visus šiuos klausimus.
4 skaidrė
Kas yra akustika?
Akustika yra fizikos šaka, tirianti garsą, jo savybes ir garso reiškinius.
Garso bangos nešti energiją, kurią, kaip ir kitas energijos rūšis, gali panaudoti žmonės. Tačiau pagrindinis dalykas yra didžiulis asortimentas išraiškingos priemonės kad kalba ir muzika turi. Nuo seniausių laikų garsai tarnavo žmonėms kaip bendravimo ir bendravimo tarpusavyje, pasaulio supratimo ir gamtos paslapčių įvaldymo priemonė. Garsai yra nuolatiniai mūsų palydovai. Jie skirtingai veikia žmones: džiugina ir erzina, ramina ir suteikia jėgų, glosto ausį ir gąsdina savo netikėtumu. („Rostovo varpų“ įrašymas įjungtas.)
Skambėjo garsieji keturių arkų varpinės, pastatytos 1682–1687 m., varpai. Didžiojo Rostovo mieste, praeities šlovės mieste. Rostovo varpus atlieka penki varpininkai, o kalba didelis varpas„Sysoya“ drebina du žmonės. Trylika varpų išdėstyti iš eilės. Varpininkai išsidėsto taip, kad galėtų vienas kitą matyti ir susitarti dėl ritmo.
Nuo seniausių laikų varpų skambėjimas lydėjo žmonių gyvenimą. Jie nuo seno garsėjo savo varpais Veliky Novgorod, Pskove, Maskvoje, bet tokio „orkestro“ kaip Rostove nebuvo. Kas sukelia garsą?
5 skaidrė
Garso priežastis? - vibracija kūnų (svyravimų), nors šie virpesiai dažnai mūsų akims nematomi.
Garso šaltiniai - svyruojantys kūnai.
Tačiau ne visi svyruojantys kūnai yra garso šaltiniai. Įsitikinkime tuo.
Patirtis 1. „Nepaklusnumo diena“
„Tu negali to padaryti! Nespauskite liniuotės! Jei dabar sulaužysite liniuotę, kaip matuosite segmentus matematikoje? Kaip dažnai tai girdėdavome mokykloje! Bet dabar turėsime nepaklusnumo dieną. Šiame eksperimente jums leidžiama ne tik spustelėti liniuotę ant lentelės krašto. Juk tai irgi fizika!
Medžiagos: liniuotė, stalas.
Veiksmų seka.
Padėkite liniuotę ant stalo taip, kad pusė jos kabėtų virš stalo krašto. Ranka tvirtai paspauskite galą, kuris guli ant stalo, užfiksuodamas. Kita ranka pakelkite laisvą liniuotės galą (tik ne per daug, kad nesulaužtumėte) ir paleiskite. Klausykite gauto zvimbimo garso.
Dabar šiek tiek pajudinkite liniuotę, kad sumažintumėte pakabinamos dalies ilgį. Sulenkite ir vėl atleiskite liniuotę. Koks buvo garsas? Ar jis toks pat kaip praeitą kartą?
Mokslinis paaiškinimas.
Kaip jau tikriausiai atspėjote, dūzgiantį garsą sukelia virš stalo krašto kabančios liniuotės dalies vibracija. Prie stalo prispausta dalis negali vibruoti, todėl visiškai neskleidžia garsų. Kuo trumpesnis vibruojantis liniuotės galas, tuo daugiau alt pasirodo,kuo ilgiau, tuo žemesnis garsas.
6 skaidrė
Garsas yra mechaninės elastinės bangos, plinta dujose, skysčiuose, kietosios medžiagos.
Bangos, sukeliančios garso pojūtį, sudažnis nuo 16 Hz iki 20 000 Hz
vadinamos garso bangomis (daugiausia išilginėmis).
7 skaidrė
Garso sklidimą galima palyginti su bangos sklidimu vandenyje. Tik į vandenį įmesto akmens vaidmenį atlieka svyruojantis kūnas, o vietoj vandens paviršiaus ore sklinda garso bangos. Kiekviena kamertono šakės vibracija sukuria vieną kondensaciją ir vieną retėjimą ore. Tokių kondensacijų ir retybių kaita yra garso banga.
8 skaidrė
Norėdami išgirsti garsą reikalingas:
1. garso šaltinis;
2. elastinga terpė tarp jo ir ausies;
3. tam tikras garso šaltinio vibracijos dažnių diapazonas – nuo 16 Hz iki 20 kHz,
4. pakankama garso bangų galia ausiai suvokti.
9 skaidrė
Yra dviejų tipų garso šaltiniai: dirbtinis ir natūralus, raskite juos mįslėse:
10–12 skaidrės
1. Skrydis pro ausį,
Jis man sušnypščia: „Aš ne musė“.
Nosis ilga
Kas jį nužudys?
Jis pralies savo kraują.
(uodas).
3. Giesmininkas miške
gyvenimus,
Išvalo plunksnas
(Paukštis).
4. Vaikščioja pirmyn ir atgal
Niekada nepavargsta.
Visiems, kurie ateina,
Ji ištiesia ranką.
(Durys).
5. Du broliai
Jie beldžiasi į tą patį dugną.
Bet jie ne tik muša -
Jie kartu dainuoja dainą.
(Būgnas).
6. Karvė ganosi pievoje
Šeimininkė nuėjo
Pakabinti mažą varpeliuką.
Kas tai yra? Atspėk!
(Varpas).
6. Ant medinio trikampio
Ištrauktos trys stygos
Jie paėmė jį ir pradėjo žaisti -
Kojos pradėjo šokti pačios.
(Balalaika).
8. Prietaisas yra mažas,
Bet toks nuostabus.
Jei mano draugas yra toli,
Man lengva su juo susikalbėti.
(Telefonas).
Muzikinius garsus sukuria įvairūs muzikos instrumentai. Garso šaltiniai juose yra skirtingi, todėl muzikos instrumentai skirstomi į kelias grupes:
13–16 skaidrės
- Perkusija – tamburinai, būgnai, ksilofonai ir kt. (Čia įtempta medžiaga, metalinės plokštės ir t.t. vibruoja smogus pagaliu ar ranka);
- Pučiamieji instrumentai - fleitos, bugles ir fanfaros, klarnetai, ragai, trimitai (oro kolonos virpesiai instrumento viduje
- Stygos – smuikas, gitara ir kt..
- Klavišiniai - fortepijonai, klavesinai (stygų vibracija atsiranda daužant plaktukais);
Taigi, pagal jų poveikį mums, visi garsai skirstomi į dvi grupes: muzikiniai garsai ir triukšmai. Kuo jie skiriasi vienas nuo kito?
Gana sunku atskirti muziką ir triukšmą, nes tai, kas vienam gali atrodyti kaip muzika, kitam gali būti tik triukšmas. Vieni operą laiko visiškai nemuzikalia, kiti, atvirkščiai, muzikoje mato tobulumo ribą. Arklių kaukimas ar mediena pakrauto vagono girgždėjimas daugumai žmonių gali būti triukšmas, o medienos prekeiviui – muzika. Mylintiems tėvams ką tik gimusio kūdikio verksmas kitiems gali atrodyti kaip muzika, tokie garsai tėra triukšmas.
Tačiau dauguma žmonių sutiktų, kad garsai sklinda iš vibruojančių stygų, nendrių, kamertono ir vibruojančių balso stygos dainininkas, miuziklas Bet jei taip. Kas yra būtina jaudinančiai muzikiniam garsui ar tonui?
Mūsų patirtis rodo, kad muzikiniam garsui būtina, kad vibracijos vyktų reguliariais intervalais. Kamtono, stygų ir kt. vibracijos. turėti tokį charakterį; traukinių, medinių vagonų ir kt. vibracijos. atsiranda netaisyklingais, netolygiais intervalais, o jų skleidžiami garsai yra tik triukšmas. Triukšmas skiriasi nuo muzikinis tonas tai, kad jis neatitinka jokio konkretaus virpesių dažnio, taigi ir konkretaus garso aukščio. Triukšme yra įvairių dažnių vibracijos. Plėtojant pramonę ir šiuolaikinį greitąjį transportą, nauja problema- kovoti su triukšmu. Netgi atsirado nauja aplinkos „triukšmo taršos“ samprata.
17 skaidrė R. Roždestvenskis pateikė labai tikslų ir glaustą dabartinės tikrovės vaizdą:
Aerodromai,
Prieplaukos ir platformos,
Miškai be paukščių ir žemė be vandens...
Vis mažiau aplinkinės gamtos,
Vis daugiau – aplinka.
Triukšmas, ypač didelio intensyvumo, ne tik erzina ir vargina – jis taip pat gali rimtai pakenkti jūsų sveikatai.
Pavojingiausias dalykas yra ilgalaikis intensyvaus triukšmo poveikis žmogaus klausai, galintis sukelti dalinį arba visišką klausos praradimą. Medicinos statistika rodo, kad klausos praradimas in pastaraisiais metais eina į pirmaujanti vieta profesinių ligų struktūroje ir neturi tendencijos mažėti.
Todėl svarbu žinoti žmogaus garso suvokimo ypatybes, priimtinus triukšmo lygius sveikatos, aukšto produktyvumo ir komforto užtikrinimo požiūriu, taip pat kovos su triukšmu priemones ir būdus.
Neigiamas triukšmo poveikis žmogui ir apsauga nuo jo.
Kenksmingas triukšmo poveikis žmogaus organizmui.
18 skaidrė
Pasireiškimas žalingas poveikis triukšmas ant žmogaus kūno yra labai įvairus.
Ilgalaikis intensyvaus triukšmo poveikis(daugiau kaip 80 dB) sukelia dalinį arba visišką klausos praradimą. Priklausomai nuo triukšmo poveikio trukmės ir intensyvumo, didesnis ar mažesnis klausos organų jautrumo sumažėjimas, išreikštas laikinu klausos slenksčio poslinkiu, kuris išnyksta pasibaigus triukšmo poveikiui, o ilgą laiką ir (arba) triukšmo intensyvumas, atsiranda negrįžtamų pokyčių.klausos praradimas (pasunkėjusi klausa), kuriai būdingas nuolatinis klausos slenksčio pokytis.
Yra šie klausos praradimo laipsniai:
19 skaidrė
- I laipsnis (lengvas klausos praradimas) – klausos praradimas kalbos dažnių srityje yra 10 - 20 dB, esant 4000 Hz dažniui - 20 - 60 dB;
- II laipsnis (vidutinis klausos praradimas) – klausos praradimas kalbos dažnių srityje yra 21 - 30 dB, esant 4000 Hz dažniui - 20 - 65 dB;
- III laipsnis (žymus klausos praradimas) - klausos praradimas kalbos dažnių srityje yra 31 dB ar daugiau, esant 4000 Hz dažniui - 20 - 78 dB.
Triukšmo poveikis žmogaus organizmui neapsiriboja poveikiu klausos organui. Per klausos nervų skaidulas triukšmo dirginimas perduodamas į centrinę ir autonominę nervų sistemas, o per jas paveikia vidaus organus, dėl to atsiranda reikšmingų funkcinės organizmo būklės pokyčių, turinčių įtakos. psichinė būsena asmuo, sukeliantis nerimo ir dirglumo jausmą. Intensyvaus (daugiau nei 80 dB) triukšmo veikiamas žmogus vidutiniškai skiria 10–20 % daugiau fizinių ir neuropsichinių pastangų, kad išlaikytų pasiektą išvestį esant žemesniam nei 70 dB garso lygiui. Nustatytas 10 – 15 % padidėjimas bendras sergamumas triukšmingų pramonės šakų darbuotojai. Poveikis autonominei nervų sistemai akivaizdus net esant žemam garso lygiui (40–70 dB). Iš autonominių reakcijų ryškiausias yra periferinės kraujotakos pažeidimas dėl odos ir gleivinių kapiliarų susiaurėjimo, taip pat padidėjęs kraujospūdis(kai garso lygis viršija 85 dB).
Dėl triukšmo poveikio centrinei nervų sistemai pailgėja latentinis (paslėptas) regos motorinės reakcijos periodas ir sutrinka judrumas. nerviniai procesai, pakinta elektroencefalografiniai parametrai, sutrinka smegenų bioelektrinis aktyvumas, pasireiškiantis bendr. funkciniai pokyčiai organizme (net ir esant 50–60 dB triukšmo lygiui), reikšmingai pakeičia smegenų biopotencialus, jų dinamiką, sukelia biocheminius smegenų struktūrų pokyčius.
Impulsyviems ir nereguliariems triukšmamspadidėja triukšmo poveikis.
Centrinės ir autonominės funkcinės būklės pokyčiai nervų sistemos atsiranda daug anksčiau ir esant mažesniam triukšmo lygiui nei klausos jautrumo sumažėjimas.
20 skaidrė
Šiuo metu „triukšmo ligai“ būdingas simptomų kompleksas:
- sumažėjęs klausos jautrumas;
- virškinimo funkcijos pokyčiai, išreikšti sumažėjusiu rūgštingumu;
- širdies ir kraujagyslių sistemos nepakankamumas;
- neuroendokrininiai sutrikimai.
Darbas ilgalaikėmis sąlygomis triukšmo poveikis jauti dirglumą, galvos skausmą, galvos svaigimą, atminties praradimą, padidėjusį nuovargį, sumažėjusį apetitą, ausų skausmą ir kt. Triukšmo poveikis gali sukelti neigiamų pokyčių emocinė būsenažmogus, net keliantis stresą. Visa tai mažina žmogaus darbingumą ir produktyvumą, darbo kokybę ir saugą. Nustatyta, kad atliekant darbus, reikalaujančius padidėjęs dėmesys, garso lygiui padidėjus nuo 70 iki 90 dB, darbo našumas sumažėja 20 proc.
21 skaidrė (Skaitmeniniai vaistai)
22 skaidrė
Ultragarsas ( virš 20 000 Hz) taip pat gali pakenkti klausai, nors žmogaus ausis į juos nereaguoja. Stiprus ultragarsas veikia nervų ląstelės smegenys ir nugaros smegenys, sukelia deginimo pojūtį išorinėje klausos landoje ir pykinimo pojūtį.
Ne mažiau pavojingi infragarsas akustinių vibracijų poveikis (mažesnis nei 20 Hz). Esant pakankamam intensyvumui, infragarsai gali paveikti vestibuliarinę sistemą, sumažinti klausos jautrumą, didinti nuovargį ir dirglumą, dėl to gali sutrikti koordinacija. Ypatingas vaidmuo Infradažnės virpesiai groja 7 Hz dažniu. Dėl jų sutapimo su natūraliu smegenų alfa ritmo dažniu pastebimas ne tik klausos sutrikimas, bet ir vidinis kraujavimas. Infragarsai (6 8 Hz) gali sukelti širdies ir kraujotakos sutrikimus.
23–24 skaidrės
KLAUSOS IŠSAUGOJIMAS
Uždenkite ausis nykščiai, rodomieji pirštaišvelniai uždėkite ant akių vokų užmerktomis akimis. Viduriniai pirštai suspaudžia šnerves. Žiediniai pirštai ir abu mažieji piršteliai guli ant lūpų, kurios sulenktos į vamzdelį ir ištiestos į priekį. Sklandžiai įkvėpkite per burną, kad jūsų skruostai išsipūstų. Įkvėpus, pakreipkite galvą ir sulaikykite kvėpavimą. Tada lėtai pakelkite galvą, atidarykite akis ir iškvėpkite per nosį.
2. Pratimas „Medis“ tylai – labai paprastas.Kalbėtis galima tik tuo atveju, jei tiesioginis klausimas, įdėtas teisinga forma. Klausimai: „Na, kaip sekasi?“, „Ką tu darai?“, „Ar aš einu, ar ką?“ – po kurio laiko klausėjas pradeda jaustis niekšišku provokatoriumi ir su savo klausimu : „Kiek valandų?“ – pats susitvarko.. Ir įsivyrauja tyla. Mankšta padeda išsaugoti energiją, paaštrina klausą ir susikaupimą.
Klausimai.
1. Papasakokite apie eksperimentus, pavaizduotus 70-73 paveiksluose. Kokia išvada iš jų išplaukia?
Pirmajame eksperimente (70 pav.) metalinė liniuotė, įspausta į veržlę, vibruodamas skleidžia garsą.
Antrajame eksperimente (71 pav.) galima stebėti stygos virpesius, kurie taip pat sukuria garsą.
Trečiajame eksperimente (72 pav.) stebimas kamertono garsas.
Ketvirtajame eksperimente (73 pav.) kamertono virpesiai „įrašomi“ į išrūkytą lėkštę. Visi šie eksperimentai rodo svyruojantis pobūdis garso atsiradimas. Garsas atsiranda dėl vibracijos. Ketvirtajame eksperimente tai taip pat galima aiškiai pastebėti. Adatos galas palieka pėdsaką sinusoidės pavidalu. Šiuo atveju garsas neatsiranda iš niekur, o generuojamas garso šaltinių: liniuotės, stygos, kamertono.
2. Kaip bendra nuosavybė ar visi garso šaltiniai turi?
Bet koks garso šaltinis būtinai vibruoja.
3. Kokių dažnių mechaniniai virpesiai vadinami garso virpesiais ir kodėl?
Jie vadinami garsu mechaninės vibracijos kurių dažniai nuo 16 Hz iki 20 000 Hz, nes šiame dažnių diapazone juos suvokia žmonės.
4. Kokios vibracijos vadinamos ultragarsinėmis? infragarsinis?
Virpesiai, kurių dažniai viršija 20 000 Hz, vadinami ultragarsiniais, o kurių dažniai mažesni nei 16 Hz – infragarsiniais.
5. Papasakokite apie jūros gylio matavimą naudojant echolokaciją.
Pratimai.
1. Girdime skraidančio uodo sparnų plazdėjimą. bet jokio skrendančio paukščio. Kodėl?
Uodo sparnų vibracijos dažnis yra 600 Hz (600 dūžių per sekundę), žvirblio – 13 Hz, o žmogaus ausis garsus suvokia nuo 16 Hz.
Garso šaltiniai. Garso vibracijos
Žmogus gyvena garsų pasaulyje. Garsas žmonėms yra informacijos šaltinis. Jis įspėja žmones apie pavojų. Garsas muzikos, paukščių giesmių pavidalu teikia mums malonumą. Mums malonu klausytis žmogaus su maloniu balsu. Garsai svarbūs ne tik žmonėms, bet ir gyvūnams, kuriems geras garso aptikimas padeda išgyventi.
Garsas– tai mechaninės tamprios bangos, sklindančios dujose, skysčiuose, kietose medžiagose, kurios yra nematomos, bet suvokiamos žmogaus ausimi (banga paveikia ausies būgnelį). Garso banga yra išilginė banga suspaudimas ir retinimas.
Garso priežastis- kūnų vibracija (svyravimai), nors šie virpesiai dažnai mūsų akims nematomi.
ŠAKĖ- Tai U formos metalinė plokštė, kurio galai po smūgio gali vibruoti. Paskelbta kamertonas garsas yra labai silpnas ir girdimas tik nedideliu atstumu. Rezonatorius- garsui sustiprinti tarnauja medinė dėžutė, ant kurios galima pritvirtinti kamertoną. Šiuo atveju garsas sklinda ne tik iš kamertono, bet ir iš rezonatoriaus paviršiaus. Tačiau kamertono garso trukmė ant rezonatoriaus bus trumpesnė nei be jo.
Jei sukursime vakuumą, ar sugebėsime atskirti garsus? Robertas Boyle'as 1660 metais įdėjo laikrodį į stiklinį indelį. Išsiurbęs orą jis negirdėjo jokio garso. Patirtis tai įrodo garsui sklisti reikalinga terpė.
Garsas taip pat gali sklisti per skystą ir kietą terpę. Akmenų smūgiai aiškiai girdimi po vandeniu. Padėkite laikrodį ant vieno medinės lentos galo. Padėję ausį prie kito galo, aiškiai girdėsite laikrodžio tiksėjimą.
Garso šaltinis būtinai yra svyruojantys kūnai. Pavyzdžiui, gitaros styga neskamba įprastoje būsenoje, bet kai mes ją priverčiame svyruojantys judesiai kaip sukuriama garso banga.
Tačiau patirtis rodo, kad ne kiekvienas svyruojantis kūnas yra garso šaltinis. Pavyzdžiui, ant sriegio pakabintas svarelis neskleidžia garso. Garso šaltiniai- fiziniai kūnai, kurie vibruoja, t.y. drebėti ar vibruoti 16–20 000 kartų per sekundę dažniu. Tokios bangos vadinamos garsas.Vibruojantis kūnas gali būti kietas, pavyzdžiui, styga arba žemės pluta, dujinis, pavyzdžiui, oro srautas pučiamųjų muzikos instrumentuose arba skystis, pavyzdžiui, bangos ant vandens.
Vadinami virpesiai, kurių dažnis mažesnis nei 16 Hz infragarsas. Vadinami virpesiai, kurių dažnis didesnis nei 20 000 Hz ultragarsu.
garso banga(garso virpesiai) – tai erdvėje perduodamos medžiagos (pavyzdžiui, oro) molekulių mechaniniai virpesiai. Įsivaizduokime, kaip erdvėje sklinda garso bangos. Dėl kai kurių trikdžių (pavyzdžiui, dėl garsiakalbio kūgio ar gitaros stygos virpesių), sukeliančių oro judėjimą ir virpesius tam tikrame erdvės taške, šioje vietoje atsiranda slėgio kritimas, nes oras suspaustas judėjimo metu, todėl susidaro perteklinis slėgis, stumdamas aplinkinius oro sluoksnius. Šie sluoksniai suspaudžiami, o tai savo ruožtu vėl sukuria perteklinį slėgį, paveikdamas gretimus oro sluoksnius. Taigi, tarsi išilgai grandinės, pradinis trikdymas erdvėje perduodamas iš vieno taško į kitą. Šis procesas apibūdina garso bangos sklidimo erdvėje mechanizmą. Kūnas, sukeliantis ore trikdžius (svyravimus), vadinamas garso šaltinis.
Mums visiems pažįstama sąvoka yra „ garsas" reiškia tik garso virpesių rinkinį, kurį suvokia žmogaus klausos aparatas. Apie tai, kokias vibracijas žmogus suvokia, o kokių ne, pakalbėsime vėliau.
Garso charakteristikos.
Garso virpesiams, kaip ir apskritai visoms vibracijoms, kaip žinoma iš fizikos, būdinga amplitudė (intensyvumas), dažnis ir fazė.
Garso banga gali nukeliauti labai įvairius atstumus. Šaudymas girdimas 10-15 km atstumu, žirgų kauksmas ir šunų lojimo - 2-3 km, o šnabždesys tik už kelių metrų. Šie garsai perduodami oru. Tačiau ne tik oras gali būti garso laidininkas.
Pridėjus ausį prie bėgių, artėjančio traukinio triukšmą išgirsite daug anksčiau ir val didesnis atstumas. Tai reiškia, kad metalas garsą praleidžia greičiau ir geriau nei oras. Vanduo taip pat gerai praleidžia garsą. Panirę į vandenį aiškiai girdite vienas į kitą trankančius akmenis, akmenukų triukšmą naršant.
Vandens savybė – gerai praleidžia garsą – plačiai naudojama žvalgybai jūroje karo metu, taip pat jūros gyliui matuoti.
Būtina garso bangų sklidimo sąlyga yra buvimas materialinė aplinka. Vakuume garso bangos nesklinda, nes ten nėra dalelių, kurios perduoda sąveiką iš vibracijos šaltinio.
Todėl dėl atmosferos trūkumo Mėnulyje viešpatauja visiška tyla. Net meteorito kritimo ant jo paviršiaus stebėtojas negirdi.
Kalbant apie garso bangas, labai svarbu paminėti tokią charakteristiką kaip sklidimo greitis.
Kiekvienoje terpėje garsas sklinda skirtingu greičiu.
Garso greitis ore yra apie 340 m/s.
Garso greitis vandenyje yra 1500 m/s.
Garso greitis metaluose, pliene - 5000 m/s.
Šiltame ore garso greitis yra didesnis nei šaltame, todėl pasikeičia garso sklidimo kryptis.
Garso aukštis, tembras ir garsumas
Garsai skirtingi. Garsui apibūdinti įvedami specialūs dydžiai: garsumas, aukštis ir garso tembras.
Garso stiprumas priklauso nuo virpesių amplitudės: kuo didesnė virpesių amplitudė, tuo garsesnis. Be to, mūsų ausies garso stiprumo suvokimas priklauso nuo garso bangos virpesių dažnio. Aukštesnio dažnio bangos suvokiamos kaip garsesnės.
Garso stiprumo vienetas yra 1 Bel (telefono išradėjo Aleksandro Grahamo Bello garbei). Garso garsumas yra 1 B, jei jo galia yra 10 kartų didesnė už girdimumo slenkstį.
Praktiškai garsumas matuojamas decibelais (dB).
1 dB = 0,1 B. 10 dB – šnabždesys; 20–30 dB – triukšmo standartas gyvenamosiose patalpose;
50 dB – vidutinio garsumo pokalbis;
70 dB – rašomosios mašinėlės triukšmas;
80 dB – veikiančio sunkvežimio variklio triukšmas;
120 dB – važiuojančio traktoriaus triukšmas 1 m atstumu
130 dB – skausmo slenkstis.
Garsas, didesnis nei 180 dB, gali sukelti net ausies būgnelio plyšimą.
Garso dažnis Bangos aukštis lemia aukštį. Kuo didesnis garso šaltinio vibracijos dažnis, tuo didesnį garsą jis sukuria. Žmogaus balsai yra suskirstyti į keletą garsų diapazonų.
Skamba iš skirtingų x sources – tai skirtingų dažnių harmoninių virpesių rinkinys. Dauguma komponentųŽemiausias periodas (žemiausias dažnis) vadinamas pagrindiniu tonu. Likę garso komponentai yra obertonai. Šių komponentų rinkinys sukuria spalvąku, garso tembras. Skirtingų žmonių balsų obertonų rinkinys bent šiek tiek skiriasi,tai konkrečiai lemia tembrą th balsai.
Pasak legendos, Pitagas p visi muzikiniai garsai išdėstyti iš eilės, lūžtaši serija suskirstyta į dalis – oktavas – ir
oktava - į 12 dalių (7 pagrindinėsnaujas ir 5 pustoniai). Iš viso yra 10 oktavų, dažniausiai grojant muzikos kūrinių Naudojamos 7–8 oktavos. Garsai, kurių dažnis didesnis nei 3000 Hz, nenaudojami kaip muzikos tonai, jie yra per aštrūs ir šiurkštūs.
Garsas yra garso bangos, sukeliančios vibraciją smulkios dalelės oro, kitų dujų, taip pat skystų ir kietoji laikmena. Garsas gali kilti tik ten, kur yra medžiaga, nesvarbu, kokioje jos agregacijos būsenoje. Vakuuminėmis sąlygomis, kur nėra terpės, garsas nesklinda, nes nėra dalelių, kurios veiktų kaip garso bangų skirstytojai. Pavyzdžiui, erdvėje. Garsą galima modifikuoti, keisti, paversti kitomis energijos formomis. Taigi, garsas paverčiamas radijo bangomis arba elektros energija, gali būti perduodami dideliais atstumais ir įrašomi į informacines laikmenas.
garso banga
Daiktų ir kūnų judėjimas beveik visada sukelia aplinkos svyravimus. Nesvarbu, ar tai vanduo, ar oras. Šio proceso metu pradeda vibruoti ir terpės dalelės, kurioms perduodamos kūno vibracijos. Kyla garso bangos. Be to, judesiai atliekami į priekį ir atgal, palaipsniui keičiant vienas kitą. Todėl garso banga yra išilginė. joje niekada nepasirodo šoninis judėjimas aukštyn ir žemyn.
Garso bangų charakteristikos
Kaip ir bet kuri fizinis reiškinys, jie turi savo kiekius, kuriais galima apibūdinti savybes. Pagrindinės garso bangos charakteristikos yra jos dažnis ir amplitudė. Pirmoji reikšmė rodo, kiek bangų susidaro per sekundę. Antrasis nustato bangos stiprumą. Žemo dažnio garsai turi žemo dažnio reikšmes ir atvirkščiai. Garso dažnis matuojamas hercais, o jei jis viršija 20 000 Hz, tada atsiranda ultragarsas. Gamtoje ir mus supančiame pasaulyje yra daugybė žemo ir aukšto dažnio garsų pavyzdžių. Lakštingalos čiulbėjimas, griaustinio dundėjimas, kalnų upės ošimas ir kiti – visa tai skirtingi garso dažnius. Bangos amplitudė tiesiogiai priklauso nuo garso stiprumo. Garsas savo ruožtu mažėja didėjant atstumui nuo garso šaltinio. Atitinkamai, kuo toliau banga yra nuo epicentro, tuo mažesnė amplitudė. Kitaip tariant, garso bangos amplitudė mažėja tolstant nuo garso šaltinio.
Garso greitis
Šis garso bangos indikatorius tiesiogiai priklauso nuo terpės, kurioje ji sklinda, pobūdžio. Didelį vaidmenį čia vaidina ir drėgmė, ir oro temperatūra. Viduryje oro sąlygos Garso greitis yra maždaug 340 metrų per sekundę. Fizikoje yra toks dalykas kaip viršgarsinis greitis, kuris visada yra didesnis už garso greitį. Tai greitis, kuriuo sklinda garso bangos, kai orlaivis juda. Lėktuvas juda iš viršgarsinis greitis ir netgi lenkia jo sukurtas garso bangas. Dėl palaipsniui didėjančio slėgio už orlaivio susidaro smūginė garso banga. Šio greičio matavimo vienetas yra įdomus ir mažai žmonių tai žino. Jis vadinamas Mach. Mach 1 lygus greičiui garsas. Jei banga sklinda 2 machų greičiu, ji sklinda dvigubai greičiau nei garso greitis.
Triukšmai
IN kasdienybėžmogus nuolat girdi triukšmą. Triukšmo lygis matuojamas decibelais. Automobilių judėjimas, vėjas, lapų ošimas, besipynantys žmonių balsai ir kiti garsiniai garsai – mūsų kasdieniai palydovai. Bet į tokius garsus klausos analizatoriusžmogus turi savybę prie to priprasti. Tačiau yra ir reiškinių, su kuriais negali susidoroti net žmogaus ausies prisitaikymo gebėjimai. Pavyzdžiui, triukšmas, viršijantis 120 dB, gali sukelti skausmą. Garsiausias gyvūnas yra mėlynasis banginis. Kai jis skleidžia garsus, jis girdimas daugiau nei už 800 kilometrų.
Aidas
Kaip atsiranda aidas? Čia viskas labai paprasta. Garso banga turi galimybę atsispindėti nuo skirtingų paviršių: nuo vandens, nuo uolos, nuo sienų tuščioje patalpoje. Ši banga grįžta pas mus, todėl girdime antrinį garsą. Jis nėra toks aiškus kaip originalus, nes dalis garso bangos energijos išsisklaido judant link kliūties.
Echolokacija
Garso atspindys naudojamas įvairiuose praktiniais tikslais. Pavyzdžiui, echolokacija. Jis pagrįstas tuo, kad su pagalba ultragarso bangos galite nustatyti atstumą iki objekto, nuo kurio atsispindi šios bangos. Skaičiavimai atliekami matuojant laiką, per kurį ultragarsas nukeliauja į vietą ir grįžta atgal. Daugelis gyvūnų turi galimybę atlikti echolokaciją. Pavyzdžiui, šikšnosparniai ir delfinai jį naudoja ieškodami maisto. Echolokacija rado kitą pritaikymą medicinoje. Tiriant ultragarsu susidaro vaizdas vidaus organai asmuo. Šio metodo pagrindas yra tai, kad ultragarsas, patekęs į kitą terpę nei oras, grįžta atgal, taip suformuodamas vaizdą.
Garso bangos muzikoje
Kodėl muzikos instrumentai skleidžia tam tikrus garsus? Gitaros, fortepijono, žemų būgnų ir trimitų tonai, žavus plonas fleitos balsas. Visi šie ir daugelis kitų garsų kyla dėl oro virpesių arba, kitaip tariant, dėl garso bangų atsiradimo. Bet kodėl skamba muzikos instrumentai toks įvairus? Pasirodo, tai priklauso nuo kelių veiksnių. Pirmasis yra įrankio forma, antrasis - medžiaga, iš kurios jis pagamintas.
Pažvelkime į tai naudodami styginius instrumentus kaip pavyzdį. Palietus stygas, jos tampa garso šaltiniu. Dėl to jie pradeda svyruoti ir siųsti aplinką skirtingi garsai. Žemą bet kurio styginio instrumento garsą lemia didesnis stygos storis ir ilgis, taip pat jos įtempimo silpnumas. Ir atvirkščiai, kuo tvirčiau ištempta styga, kuo ji plonesnė ir trumpesnė, tuo didesnis garsas gaunamas grojant.
Mikrofono veiksmas
Jis pagrįstas garso bangos energijos pavertimu elektros energija. Šiuo atveju srovės stiprumas ir garso pobūdis tiesiogiai priklauso. Bet kurio mikrofono viduje yra plona metalinė plokštė. Veikiamas garso, jis pradeda atlikti svyruojančius judesius. Spiralė, prie kurios prijungta plokštė, taip pat vibruoja, todėl elektros srovė. Kodėl jis pasirodo? Taip yra todėl, kad mikrofone taip pat yra įmontuoti magnetai. Spiralei svyruojant tarp savo polių susidaro elektros srovė, kuri eina spirale, o po to į garso kolonėlę (garsiakalbį) arba į įrangą, skirtą įrašymui į informacinę laikmeną (kasetę, diską, kompiuterį). Beje, panašios struktūros yra ir telefone esantis mikrofonas. Bet kaip mikrofonai veikia fiksuotoje ir mobilusis telefonas? Pradinė fazė yra jiems tas pats - žmogaus balso garsas perduoda savo virpesius į mikrofono plokštelę, tada viskas vyksta pagal aukščiau aprašytą scenarijų: spiralė, kuri judant uždaro du polius, susidaro srovė. Kas toliau? Su laidiniu telefonu viskas daugmaž aišku – kaip ir mikrofone garsas, paverstas elektros srove, eina per laidus. Bet ką apie mobilusis telefonas ar, pavyzdžiui, su racija? Tokiais atvejais garsas paverčiamas radijo bangų energija ir patenka į palydovą. Tai viskas.
Rezonanso reiškinys
Kartais susidaro sąlygos, kai svyravimų amplitudė fizinis kūnas smarkiai padidėja. Taip nutinka dėl priverstinių svyravimų dažnio ir objekto (kūno) natūralaus virpesių dažnio verčių konvergencijos. Rezonansas gali būti naudingas ir žalingas. Pavyzdžiui, norint ištraukti automobilį iš duobės, jis užvedamas ir stumdomas pirmyn ir atgal, kad sukeltų rezonansą ir suteiktų automobiliui inerciją. Bet buvo ir atvejų neigiamų pasekmių rezonansas. Pavyzdžiui, Sankt Peterburge maždaug prieš šimtą metų po vieningai žygiuojančių karių sugriuvo tiltas.
Prieš suprasdami, kokie garso šaltiniai yra, pagalvokite, kas yra garsas? Mes žinome, kad šviesa yra spinduliuotė. Atsispindėdamas nuo objektų, ši spinduliuotė pasiekia mūsų akis, ir mes galime ją pamatyti. Skonis ir kvapas yra mažos kūno dalelės, kurias suvokia atitinkami mūsų receptoriai. Kokio gyvūno tai garsas?
Garsai perduodami oru
Tikriausiai matėte, kaip grojama gitara. Galbūt jūs galite tai padaryti patys. Kitas svarbus dalykas yra garsas, kurį gitaroje skleidžia stygos, kai jas plėšiate. tai tiesa. Bet jei galėtum patalpinti gitarą į vakuumą ir nuplėšti stygas, labai nustebtum, kad gitara neskleis jokio garso.
Tokių eksperimentų buvo atlikta su daugiausia skirtingi kūnai, ir visada rezultatas buvo visai negirdimas beorė erdvė nebuvo galima išgirsti. Peršasi logiška išvada, kad garsas perduodamas oru. Todėl garsas yra kažkas, kas atsitinka su garsą skleidžiančiomis oro medžiagų ir kūnų dalelėmis.
Garso šaltiniai – svyruojantys kūnai
Kitas. Įvairių daugybės eksperimentų dėka buvo galima nustatyti, kad garsas kyla dėl kūnų vibracijos. Garso šaltiniai yra kūnai, kurie vibruoja. Šiuos virpesius perduoda oro molekulės, o mūsų ausis, suvokdama šiuos virpesius, interpretuoja jas mums suprantamais garso pojūčiais.
Patikrinti nėra sunku. Paimkite stiklinę ar krištolinę taurę ir padėkite ant stalo. Lengvai patapšnokite metaliniu šaukštu. Išgirsite ilgą ploną garsą. Dabar palieskite stiklą ranka ir vėl belskite. Garsas pasikeis ir taps daug trumpesnis.
Dabar leiskite keliems žmonėms kuo geriau apvynioti rankas aplink stiklą kartu su koteliu, stengdamiesi nepalikti nemokamas sklypas, nebent labai maža vieta mušimui šaukštu. Dar kartą trenk į stiklą. Jūs beveik negirdėsite jokio garso, o tas, kuris bus, bus silpnas ir labai trumpas. Ką tai reiškia?
Pirmuoju atveju po smūgio stiklas laisvai svyravo, jo virpesiai buvo perduodami oru ir pasiekė mūsų ausis. Antruoju atveju dauguma vibracijas sugėrė mūsų ranka, o garsas tapo daug trumpesnis, nes kūno vibracijos mažėjo. Trečiuoju atveju beveik visas kūno vibracijas visų dalyvių rankos akimirksniu sugėrė ir kūnas beveik nevibravo, todėl beveik neskleidė garso.
Tas pats pasakytina apie visus kitus eksperimentus, kuriuos galite galvoti ir atlikti. Kūnų virpesiai, perduodami oro molekulėms, bus suvokiami mūsų ausimis ir interpretuojami smegenyse.
Įvairių dažnių garso vibracijos
Taigi garsas yra vibracija. Garso šaltiniai per orą mums perduoda garso virpesius. Kodėl tada negirdime visų objektų virpesių? Nes vibracijos būna skirtingų dažnių.
Garsas, kurį suvokia žmogaus ausis, yra garso virpesiai, kurių dažnis yra maždaug nuo 16 Hz iki 20 kHz. Vaikai daugiau girdi garsus aukšti dažniai nei suaugusiųjų, o skirtingų gyvų būtybių suvokimo diapazonai paprastai labai skiriasi.
Ausys yra labai plonas ir subtilus instrumentas, duotas mums gamtos, todėl turėtume juo rūpintis, nes pakaitalų ir analogų yra. žmogaus kūnas neegzistuoja.
