Ses fiziğinin kaynağı nedir? Ses dalgaları ve özellikleri

Fizik, müzik ve bilgisayar bilimlerinde entegre ders.

Dersin amacı:

Öğrencilere “ses” kavramını, sesin özelliklerini tanıtmak; size sesleri hacim ve tınıya göre ayırt etmeyi öğretecek ve bu özelliklerin titreşimlerin frekansı ve genliği ile nasıl ilişkili olduğunu gösterecek; Fizik ve müzik arasındaki bağlantıyı gösterin.

Hedef

İndirmek:

Ön izleme:

9. sınıf. Ders 36

Ses kaynakları. Ses titreşimleri. Problem çözme.

Dersin amacı: Öğrencilere “ses” kavramını, sesin özelliklerini tanıtmak; sesleri ses düzeyine, tona, tınıya göre ayırt etmeyi öğretin; bu özelliklerin titreşimlerin frekansı ve genliği ile nasıl ilişkili olduğunu göstermek; Fizik ve müzik arasındaki bağlantıyı gösterin.

Dersler sırasında.

1. Zamanı organize etmek.
2. Bilginin güncellenmesi.

Slayt 1

• Ön anket

1. Mekanik dalgalar nelerdir?

2. İki tür mekanik dalga nedir?

3. Periyot, frekans, dalga boyu, dalga hızı nedir? Aralarında nasıl bir bağlantı var?

• Bağımsız iş.

3. Yeni materyalin incelenmesi.

Öğretmen. Önceki derslerde mekanik dalgaları daha iyi tanımak için çalışmaya başladık. elektromanyetik dalgalar. Her ne kadar sahip olsalar da farklı isimler, çeşitli fiziksel doğa, ancak aynı parametreler ve denklemlerle tanımlanır. Bugün başka bir türle tanışacağız mekanik dalgalar. Karar verdikten sonra ismini yazacaksınız. mantık sorunu(Bu tür problemleri çözme yöntemine “beyin fırtınası” denir).

İngilizlerin bir peri masalı vardır: “Şeytan üç yolcuyu yakaladı ve kendisine imkansız bir görev vermeleri halinde onları serbest bırakmayı kabul etti. Biri büyüyen bir ağacı altına çevirmek isterken, diğeri bir nehrin geriye doğru akmasını istedi. Şeytan şaka yollu bu durumu halletti ve her iki yolcunun da ruhunu kendisine aldı. Geriye üçüncü bir gezgin kaldı...” Arkadaşlar, kendinizi bu gezginin yerine koyun ve şeytana imkansız bir görev teklif edin. (Önerilen farklı versiyonlar.) “...Ve üçüncüsü ıslık çalarak şöyle dedi: “Buna bir düğme dik!” - ve şeytan utandırıldı.”

Islık çalmak nedir?

Öğrenciler. Ses.

Slayt 2 (ders konusu)

Slayt 3

Seslerin dünyası o kadar çeşitlidir ki,
Zengin, güzel, çeşitli,
Ama hepimiz bu soru yüzünden acı çekiyoruz

Sesler nereden geliyor?
Neden kulaklarımız her yerden keyif alıyor?
Ciddi düşünmenin zamanı geldi.

1. Sesin doğası. Sesin varlığı için gerekli koşullar

Öğretmen. Etrafımızda olup bitenler hakkında bilgi almamızı sağlayan bir ses dünyasında yaşıyoruz.

Poster parçalarını fısıldamaya çalışıyorlar
Demir çatılar çığlık atmaya çalışıyor,
Ve borulardaki su şarkı söylemeye çalışıyor
Ve böylece teller güçsüzce uğulduyor...

K.Ya.Vanshenkin.

Ses nedir? Onu nasıl alabilirim? Fizik tüm bu soruların cevabını veriyor.

Slayt 4

Akustik nedir?

Akustik, sesin, özelliklerinin ve ses olaylarının incelenmesiyle ilgilenen bir fizik dalıdır.

Ses dalgaları Diğer enerji türleri gibi insanlar tarafından kullanılabilen enerjiyi taşırlar. Ama asıl önemli olan geniş aralıktır ifade araçları o konuşma ve müzik var. Antik çağlardan beri sesler, insanlara birbirleriyle iletişim ve iletişim aracı, dünyayı anlama ve doğanın sırlarına hakim olma aracı olarak hizmet etmiştir. Sesler bizim daimi yoldaşlarımızdır. İnsanlar üzerinde farklı etkileri vardır: Sevindirir ve sinirlendirir, sakinleştirir ve güç verir, beklenmedikliğiyle kulağı okşar ve korkutur. (“Rostov Çanları”nın kaydı açıldı.)

1682-1687 yıllarında inşa edilen dört kemerli çan kulesinin ünlü çanları çaldı. geçmişin görkeminin şehri Büyük Rostov şehrinde. Rostov çanları beş çan çalan kişi tarafından çalınır ve büyük çan“Sysoya” iki kişi tarafından sarsılıyor. On üç çan arka arkaya düzenlenmiştir. Zil çalanlar birbirlerini görebilecekleri ve ritim üzerinde anlaşabilecekleri şekilde konumlanırlar.

Antik çağlardan beri çanların çalması insanların hayatına eşlik etmiştir. Uzun zamandır çanlarıyla ünlüler Velikiy Novgorod, Pskov, Moskova, ancak Rostov'daki gibi bir "orkestra" yoktu. Sesin nedeni nedir?

Slayt 5

Sesin nedeni? - titreşim Bu titreşimler genellikle gözümüzle görülmese de, vücutların (salınımları) meydana gelir.

Ses kaynakları - salınan cisimler.

Ancak salınan cisimlerin tümü ses kaynağı değildir. Bundan emin olalım.

Deneyim 1. "İtaatsizlik Günü"

“Bunu yapamazsın! Cetvele tıklamayın! Şimdi cetveli kırarsanız matematikte doğru parçaları nasıl ölçeceksiniz?” Bunu okulda ne kadar sık ​​duyduk! Ama şimdi bir itaatsizlik günü yaşayacağız. Bu deneyde yalnızca masanın kenarındaki cetvele tıklamanıza izin verilmiyor. Sonuçta bu aynı zamanda fizik!

Malzemeler: cetvel, masa.

Sıralama.

Cetveli, yarısı masanın kenarından sarkacak şekilde masanın üzerine yerleştirin. Masanın üzerinde bulunan ucu elinizle sıkıca bastırarak yerine kilitleyin. Diğer elinizle cetvelin serbest ucunu kaldırın (kırmayacak kadar fazla değil) ve bırakın. Ortaya çıkan uğultu sesini dinleyin.

Şimdi asılı kısmın uzunluğunu azaltmak için cetveli biraz hareket ettirin. Cetveli tekrar büküp bırakın. Ses nasıldı? Geçen seferkiyle aynı mı?

Bilimsel açıklama.

Muhtemelen tahmin ettiğiniz gibi, uğultu sesi cetvelin masanın kenarından sarkan kısmının titreşimiyle üretiliyor. Tablaya bastırılan parça titreşemediğinden dolayı hiç ses çıkarmamaktadır. Cetvelin titreşen ucu ne kadar kısa olursa o kadar fazla olur alternatif ortaya çıkıyor,ne kadar uzun olursa ses o kadar düşük olur.

Slayt 6

Ses mekanik elastik dalgalarGazlarda, sıvılarda yayılma, katılar.

Ses hissine neden olan dalgalar16 Hz'den 20.000 Hz'e kadar frekans

ses dalgaları denir (esas olarak uzunlamasına).

Slayt 7

Sesin yayılmasını sudaki dalganın yayılmasına benzetebiliriz. Sadece suya atılan bir taşın rolü salınan bir cisim tarafından oynanır ve su yüzeyi yerine ses dalgaları havada yayılır. Diyapazon kolunun her titreşimi havada bir yoğunlaşma ve bir seyrekleşme yaratır. Bu tür yoğunlaşma ve seyrelmelerin değişimi bir ses dalgasıdır.

Slayt 8

Sesi duymak için gerekli:

1. ses kaynağı;

2. elastik ortam onunla kulak arasında;

3. Ses kaynağının belirli bir titreşim frekansı aralığı - 16 Hz ile 20 kHz arasında,

4. Ses dalgalarının kulağın algılayabileceği güce sahip olması.

Slayt 9

İki tür ses kaynağı vardır: yapay ve doğal, bunları bilmecelerde bulun:

Slayt 10 – 12

1. Kulağınızın yanından uçarak geçmek,

Bana vızıldadı: "Ben sinek değilim."

Burun uzun

Onu kim öldürecek?

Kanını dökecek.

(Sivrisinek).

3. Ormandaki küçük ötücü kuş

hayatları,

Tüyleri temizler

(Kuş).

4. İleri geri yürür

Asla yorulmaz.

Gelen herkese,

Elini uzatıyor.

(Kapı).

5. İki kardeş

Aynı dibe vuruyorlar.

Ama sadece yenmezler -

Birlikte bir şarkı söylerler.

(Davul).

6. İnek çayırda otluyor

Hostes gitti

Küçük bir zil asıyorum.

Bu nedir? Tahmin et!

(Zil).

6. Ahşap bir üçgen üzerinde

Üç ip çekildi

Aldılar ve oynamaya başladılar -

Bacaklar kendi kendine dans etmeye başladı.

(Balalayka).

8. Cihaz küçüktür,

Ama çok muhteşem bir şey.

Eğer arkadaşım uzaktaysa

Onunla konuşmak benim için kolaydır.

(Telefon).

Müzikal sesler çeşitli müzik aletleri tarafından üretilir. İçlerindeki ses kaynakları farklıdır, bu nedenle müzik aletleri birkaç gruba ayrılır:

Slayt 13–16

• Vurmalı çalgılar – tefler, davullar, ksilofonlar vb. (Burada gerilmiş malzeme, metal plakalar vb. sopa veya el ile vurulduğunda titreşir);
• Rüzgarlı çalgılar - flütler, borular ve tantanalar, klarnetler, kornolar, trompetler (aletin içindeki hava sütununun titreşimleri)
• Yaylı çalgılar – keman, gitar vb..
• Klavyeler - piyanolar, klavsen (tellerin titreşimi çekiçle vurulmasından kaynaklanır));

Böylece üzerimizdeki etkilerine göre tüm sesler iki gruba ayrılır: müzikal sesler ve sesler. Birbirlerinden nasıl farklılar?

Müzik ve gürültü arasındaki ayrım oldukça zordur, çünkü birine müzik gibi görünen şey diğerine sadece gürültü olabilir. Bazıları operanın tamamen müzikal olmadığını düşünürken, diğerleri tam tersine müzikte mükemmelliğin sınırını görüyor. Atların kişnemesi ya da kereste yüklü bir arabanın gıcırdaması çoğu insan için gürültü olabilir ama kereste tüccarı için müzik olabilir. Sevgi dolu ebeveynlere yeni doğmuş bir bebeğin ağlaması müzik gibi görünebilir; diğerlerine ise bu tür sesler sadece gürültüdür.

Ancak çoğu insan seslerin titreşen tellerden, kamışlardan, akort çatallarından ve titreşimli seslerden geldiği konusunda hemfikirdir. ses tellerişarkıcı, müzikal Ama eğer öyleyse. Bir müzikal sesi veya tonu heyecanlandırmak için gerekli olan şey nedir?

Deneyimlerimiz, müzik sesi için titreşimlerin düzenli aralıklarla meydana gelmesinin önemli olduğunu göstermektedir. Diyapazonun, tellerin vb. titreşimleri. öyle bir karaktere sahip ki; trenlerin, ahşap vagonların vb. titreşimleri. düzensiz, düzensiz aralıklarla ortaya çıkarlar ve ürettikleri sesler yalnızca gürültüdür. Gürültü farklı müzik tonu belirli bir titreşim frekansına ve dolayısıyla belirli bir ses perdesine karşılık gelmemesi. Gürültü çeşitli frekanslarda titreşimler içerir. Sanayinin ve modern yüksek hızlı taşımacılığın gelişmesiyle birlikte, yeni sorun- gürültüyle mücadele. Hatta çevrenin yeni bir “gürültü kirliliği” kavramı ortaya çıktı.

Slayt17 R. Rozhdestvensky mevcut gerçekliğin çok doğru ve özlü bir imajını verdi:

Havaalanları,

İskeleler ve platformlar,

Kuşsuz ormanlar, susuz topraklar...

Çevredeki doğa giderek azalıyor,

Giderek daha fazlası - çevre.

Gürültü, özellikle yüksek yoğunlukta, yalnızca sinir bozucu ve yorucu olmakla kalmaz, aynı zamanda sağlığınıza da ciddi şekilde zarar verebilir.

En tehlikelisi, kişinin işitme duyusunda uzun süre yoğun gürültüye maruz kalmaktır ve bu durum, kısmi veya tam işitme kaybına neden olabilir. Tıbbi istatistikler işitme kaybının son yıllar gider lider yer meslek hastalıklarının yapısında vardır ve azalma eğilimi yoktur.

Bu nedenle insanın ses algısının özelliklerini, sağlık, yüksek verimlilik ve konforun sağlanması açısından kabul edilebilir gürültü seviyelerini, gürültüyle baş etme araç ve yöntemlerini bilmek önemlidir.

Gürültünün insanlar üzerindeki olumsuz etkileri ve gürültüden korunma.

Gürültünün insan vücudu üzerindeki zararlı etkileri.

Slayt 18

Tezahür zararlı etkilerİnsan vücudundaki gürültü çok çeşitlidir.

Yoğun gürültüye uzun süre maruz kalma(80 dB'in üzerinde) kişinin işitme duyusunun kısmen veya tamamen kaybolmasına neden olur. Gürültüye maruz kalma süresine ve yoğunluğuna bağlı olarak, işitme eşiğinde geçici bir kayma olarak ifade edilen, işitme organlarının hassasiyetinde daha fazla veya daha az bir azalma meydana gelir ve bu, gürültüye maruz kalmanın sona ermesinden sonra ortadan kaybolur ve uzun süreli ve kalıcıdır. (veya) gürültü yoğunluğunda geri dönüşü olmayan değişiklikler meydana gelir.işitme kaybı (işitme zorluğu)işitme eşiğinde sürekli bir değişiklik ile karakterize edilir.

Aşağıdaki işitme kaybı dereceleri vardır:

Slayt 19

• I derece (hafif işitme kaybı) – konuşma frekansları alanındaki işitme kaybı, 4000 Hz - 20 - 60 dB frekansında 10 - 20 dB'dir;
• II derece (orta derecede işitme kaybı) – konuşma frekansları alanındaki işitme kaybı, 4000 Hz - 20 - 65 dB frekansında 21 - 30 dB'dir;
• III derece (önemli işitme kaybı) – konuşma frekansları alanındaki işitme kaybı, 4000 Hz – 20 - 78 dB frekansında 31 dB veya daha fazladır.

Gürültünün insan vücudu üzerindeki etkisi işitme organına olan etkisi ile sınırlı değildir.. İşitme sinirlerinin lifleri yoluyla, gürültü tahrişi merkezi ve otonom sinir sistemlerine iletilir ve bunlar aracılığıyla iç organları etkiler, vücudun fonksiyonel durumunda önemli değişikliklere yol açarak, zihinsel durum kişide kaygı ve rahatsızlık hissine neden olur. Yoğun (80 dB'den fazla) gürültüye maruz kalan bir kişi, elde ettiği çıktıyı 70 dB'in altındaki bir ses seviyesinde tutmak için ortalama %10-20 daha fazla fiziksel ve nöropsikotik çaba harcar. Yüzde 10-15 artış sağlandı genel morbidite Gürültülü endüstrilerdeki işçiler. Otonom sinir sistemi üzerindeki etkisi düşük ses seviyelerinde (40 – 70 dB) bile belirgindir. Bitkisel reaksiyonlardan en belirgin olanı, cilt ve mukoza zarındaki kılcal damarların daralmasının yanı sıra artan kan dolaşımından dolayı periferik dolaşımın ihlalidir. tansiyon(85 dB'nin üzerindeki ses seviyelerinde).

Gürültünün merkezi sinir sistemi üzerindeki etkisi, görsel motor reaksiyonunun gizli (gizli) döneminde bir artışa neden olur ve hareketliliğin bozulmasına yol açar. sinir süreçleri, elektroensefalografik parametrelerdeki değişiklikler, genel tezahürü ile beynin biyoelektrik aktivitesini bozar fonksiyonel değişiklikler vücutta (50-60 dB gürültü seviyesinde bile) beynin biyopotansiyellerini, dinamiklerini önemli ölçüde değiştirir ve beyin yapılarında biyokimyasal değişikliklere neden olur.

Ani ve düzensiz sesler içingürültüye maruz kalma artar.

Merkezi ve otonomik fonksiyonel durumdaki değişiklikler sinir sistemleri işitme hassasiyetindeki azalmaya göre çok daha erken ve daha düşük gürültü seviyelerinde meydana gelir.

Slayt 20

Şu anda “gürültü hastalığı” bir dizi semptomla karakterize edilmektedir:

• işitme hassasiyetinde azalma;
• asitliğin azalmasıyla ifade edilen sindirim fonksiyonundaki değişiklikler;
• kardiyovasküler yetmezlik;
• nöroendokrin bozuklukları.

Uzun süreli koşullarda çalışmak gürültü etkisi sinirlilik, baş ağrısı, baş dönmesi, hafıza kaybı, artan yorgunluk, iştah azalması, kulak ağrısı vb. deneyimler. Gürültüye maruz kalmak olumsuz değişikliklere neden olabilir duygusal durum kişi, hatta stresli. Bütün bunlar kişinin performansını ve üretkenliğini, iş kalitesini ve güvenliğini azaltır. gerektiren işlerde olduğu tespit edilmiştir. artan dikkat, ses seviyesinin 70 dB'den 90 dB'ye çıkmasıyla iş verimliliği %20 azalır.

Slayt 21 (Dijital uyuşturucular filmi)

Slayt 22

Ultrasonlar ( 20.000 Hz'in üzerindeki frekanslar da insan kulağının bunlara yanıt vermemesine rağmen işitme hasarına neden olur. Güçlü ultrason etkiler sinir hücreleri beyin ve omurilik, dış kulak yolunda yanma hissine ve mide bulantısına neden olur.

Daha az tehlikeli değil infrasonik Akustik titreşimlere maruz kalma (20 Hz'den az). Yeterli yoğunlukta infrasoundlar vestibüler sistemi etkileyebilir, işitsel hassasiyeti azaltabilir, yorgunluk ve sinirliliği artırabilir ve koordinasyon kaybına yol açabilir. Özel rolİnfrafrekans titreşimleri 7 Hz frekansında oynar. Beynin alfa ritminin doğal frekansına denk gelmeleri sonucunda sadece işitme bozukluğu görülmez, aynı zamanda iç kanama da meydana gelebilir. Infrasoundlar (6 8 Hz) kalp ve dolaşım sorunlarına yol açabilir.

Slayt 23 – 24

İŞİTMENİN KORUNMASI

Kulaklarınızı kapatın başparmak, işaret parmakları göz kapaklarına yavaşça yerleştirin kapalı gözler. Orta parmaklar burun deliklerini sıkar. Yüzük parmakları ve her iki küçük parmak da bir tüp şeklinde katlanıp öne doğru uzatılan dudakların üzerinde bulunur. Yanaklarınızın şişmesi için ağzınızdan yumuşak bir şekilde nefes alın. Nefes aldıktan sonra başınızı eğin ve nefesinizi tutun. Daha sonra yavaşça başınızı kaldırın, gözlerinizi açın ve burnunuzdan nefes verin.

2. Sessizlik için "Ağaç" egzersizi yapın - çok basit.Sadece eğer konuşabilirsin Doğrudan soru, yerleştirildi doğru biçim. Sorular: "Peki, nasılsın?", "Ne yapıyorsun?", "Gidiyor muyum, ne?" - bir süre sonra soruyu soran kişi kendini aşağılık bir provokatör gibi hissetmeye başlar. : "Saat kaç?" - kendisi hallediyor. Ve sessizlik devreye giriyor. Egzersiz enerjinin korunmasına, işitme ve konsantrasyonun keskinleşmesine yardımcı olur.

Sorular.

1. Şekil 70-73'te gösterilen deneyleri anlatınız. Bunlardan nasıl bir sonuç çıkıyor?

İlk deneyde (Şekil 70), bir mengeneye tutturulmuş metal bir cetvel titreştiğinde ses çıkarır.
İkinci deneyde (Şekil 71), ses de üreten telin titreşimleri gözlemlenebilir.
Üçüncü deneyde (Şekil 72), diyapazonun sesi gözlemlenmektedir.
Dördüncü deneyde (Şekil 73), diyapazonun titreşimleri füme bir plaka üzerine "kaydedilir". Bütün bu deneyler gösteriyor ki salınım karakteri ses oluşumu. Titreşimler sonucunda ses oluşur. Dördüncü deneyde de bu açıkça gözlemlenebilmektedir. İğnenin ucu sinüs dalgası şeklinde iz bırakır. Bu durumda, ses hiçbir yerden ortaya çıkmaz, ancak ses kaynakları tarafından üretilir: bir cetvel, bir tel, bir diyapazon.

2. Nasıl ortak mülkiyet tüm ses kaynaklarında var mı?

Herhangi bir ses kaynağı mutlaka titreşir.

3. Hangi frekanslardaki mekanik titreşimlere ses titreşimleri denir ve neden?

Bunlara ses denir mekanik titreşimler 16 Hz'den 20.000 Hz'e kadar frekanslarla, çünkü bu frekans aralığında insanlar tarafından algılanırlar.

4. Hangi titreşimlere ultrasonik denir? infrasonik mi?

20.000 Hz'nin üzerindeki frekanslara sahip titreşimlere ultrasonik, 16 Hz'nin altındaki frekanslara ise infrasonik denir.

5. Bize ekolokasyon kullanarak denizin derinliğini ölçmeyi anlatın.

Egzersizler.

1. Uçan bir sivrisineğin kanat çırpma sesini duyarız. ama uçan kuş yok. Neden?

Sivrisinek kanatlarının titreşim frekansı 600 Hz (saniyede 600 vuruş), serçe kanatlarının titreşim frekansı 13 Hz, insan kulağı ise 16 Hz arası sesleri algılar.

Ses kaynakları. Ses titreşimleri

İnsan seslerin dünyasında yaşıyor. İnsanlar için ses bir bilgi kaynağıdır. İnsanları tehlikelere karşı uyarır. Müzik biçimindeki ses, kuşların cıvıltısı bize keyif verir. Bir kişiyi dinlemekten memnuniyet duyarız hoş bir sesle. Sesler yalnızca insanlar için değil aynı zamanda iyi ses algılamanın hayatta kalmalarına yardımcı olduğu hayvanlar için de önemlidir.

Ses– bunlar gazlarda, sıvılarda ve katılarda yayılan mekanik elastik dalgalardır görünmez ancak insan kulağı tarafından algılananlar (dalga kulak zarını etkiler). Ses dalgası boyuna dalga sıkıştırma ve seyrekleşme.

Sesin nedeni- vücutların titreşimi (salınımları), ancak bu titreşimler genellikle gözümüzle görünmez.

ÇATAL- Bu U şeklinde metal plaka vurulduktan sonra uçları titreyebilir. Yayınlanan Diyapazon ses çok zayıf ve yalnızca kısa mesafeden duyulabiliyor. Rezonatör- Sesi güçlendirmeye yarayan, üzerine diyapazon takılabilen ahşap bir kutu. Bu durumda ses emisyonu sadece diyapazondan değil aynı zamanda rezonatörün yüzeyinden de meydana gelir. Bununla birlikte, rezonatördeki diyapozonun sesinin süresi, onsuz olduğundan daha kısa olacaktır.

Boşluk yaratırsak sesleri ayırt edebilecek miyiz? Robert Boyle 1660 yılında cam bir kavanoza saat yerleştirdi. Havayı dışarı pompaladıktan sonra ses duymadı. Deneyim bunu kanıtlıyor Sesin yayılması için bir ortama ihtiyaç vardır.

Ses aynı zamanda sıvı ve katı ortamlarda da yayılabilir. Su altında taşların çarpma sesi net bir şekilde duyulabiliyor. Saati ahşap tahtanın bir ucuna yerleştirin. Kulağınızı diğer uca yerleştirdiğinizde saatin tik taklarını net bir şekilde duyabilirsiniz.

Sesin kaynağı zorunlu olarak salınan cisimlerdir. Örneğin bir gitarın teli normal haliyle ses çıkarmaz ama onu zorlarsak salınım hareketleri ses dalgası nasıl oluşturulur?

Ancak deneyimler, salınan her cismin bir ses kaynağı olmadığını göstermektedir. Örneğin bir ipin üzerine asılan ağırlık ses çıkarmaz. Ses kaynakları- titreşen fiziksel bedenler, yani saniyede 16 ila 20.000 kez titreşir veya titreşir. Bu tür dalgalara denir ses.Titreşen gövde katı bir ip veya tel gibi katı olabilir. yerkabuğu gaz halinde, örneğin nefesli müzik aletlerindeki hava akışı veya sıvı, örneğin su üzerindeki dalgalar.

Frekansı 16 Hz'den küçük olan salınımlara denir kızılötesi. Frekansı 20.000 Hz'den büyük olan salınımlara denir ultrason.

Ses dalgası(ses titreşimleri), uzayda iletilen bir maddenin (örneğin hava) moleküllerinin mekanik titreşimleridir. Ses dalgalarının uzayda nasıl yayıldığını hayal edelim. Uzayda belirli bir noktada havanın hareket etmesine ve titreşimlerine neden olan bazı bozulmalar (örneğin bir hoparlör konisinin veya gitar telinin titreşimi sonucu) sonucunda, havanın hareket etmesi nedeniyle bu yerde bir basınç düşüşü meydana gelir. hareket sırasında sıkışır, aşırı basınç oluşur ve çevredeki hava katmanlarını iter. Bu katmanlar sıkıştırılır ve bu da yine aşırı basınç oluşturarak komşu hava katmanlarını etkiler. Yani uzaydaki ilk rahatsızlık sanki bir zincir boyunca bir noktadan diğerine aktarılıyor. Bu süreç, bir ses dalgasının uzayda yayılma mekanizmasını açıklar. Havada dalgalanmalar (salınımlar) yaratan cisimlere denir. ses kaynağı.

Hepimizin aşina olduğu kavram “ ses" sadece insan işitme cihazı tarafından algılanan bir dizi ses titreşimi anlamına gelir. Bir kişinin hangi titreşimleri algılayıp hangilerini algılamadığını daha sonra konuşacağız.

Ses özellikleri.

Ses titreşimleri ve genel olarak tüm titreşimler, fizikten bilindiği gibi, genlik (yoğunluk), frekans ve faz ile karakterize edilir.

Bir ses dalgası çok çeşitli mesafelere yayılabilir. 10-15 km'den silah sesleri, 2-3 km'den atların kişnemeleri ve köpek havlamaları, birkaç metreden ise fısıltılar duyulabiliyor. Bu sesler hava yoluyla iletilir. Ancak yalnızca hava ses iletkeni olamaz.

Kulağınızı raylara dayadığınızda yaklaşan trenin sesini çok daha erken ve zamanında duyabilirsiniz. daha büyük mesafe. Bu, metalin sesi havadan daha hızlı ve daha iyi ilettiği anlamına gelir. Su aynı zamanda sesi de iyi iletir. Suya daldığınızda, sörf sırasında taşların birbirine çarpma sesini, çakıl taşlarının sesini net bir şekilde duyabilirsiniz.

Suyun özelliği - sesi iyi iletmesi - savaş sırasında denizde keşif yapmak ve deniz derinliklerini ölçmek için yaygın olarak kullanılmaktadır.

Ses dalgalarının yayılması için gerekli bir koşul varlığıdır. maddi ortam. Boşlukta ses dalgaları yayılmaz çünkü orada titreşim kaynağından etkileşimi ileten hiçbir parçacık yoktur.

Bu nedenle atmosfer eksikliği nedeniyle Ay'da tam bir sessizlik hüküm sürüyor. Bir gök taşının yüzeyine düşüşü bile gözlemci tarafından duyulamaz.

Ses dalgalarıyla ilgili olarak yayılma hızı gibi bir özellikten bahsetmek çok önemlidir.

Ses her ortamda farklı hızlarda yayılır.

Sesin havadaki hızı yaklaşık 340 m/s'dir.

Sesin sudaki hızı 1500 m/s'dir.

Metallerde, çelikte sesin hızı 5000 m/s'dir.

Sıcak havada sesin hızı soğuk havaya göre daha fazladır, bu da sesin yayılma yönünün değişmesine neden olur.

Sesin perdesi, tınısı ve düzeyi

Sesler farklı. Sesi karakterize etmek için özel miktarlar tanıtılır: sesin hacmi, perdesi ve tınısı.

Sesin şiddeti titreşimlerin genliğine bağlıdır: titreşimlerin genliği ne kadar büyük olursa ses de o kadar yüksek olur. Ayrıca ses şiddetinin kulağımız tarafından algılanması, ses dalgasındaki titreşimlerin frekansına da bağlıdır. Yüksek frekanslı dalgalar daha yüksek olarak algılanır.

Ses şiddeti birimi 1 Bel'dir (telefonun mucidi Alexander Graham Bell'in onuruna). Bir sesin şiddeti, işitilebilirlik eşiğinin 10 katı ise 1 B'dir.

Pratikte ses yüksekliği desibel (dB) cinsinden ölçülür.

1 dB = 0,1B. 10 dB – fısıltı; 20–30 dB – konutlarda gürültü standardı;

50 dB – orta ses seviyesinde konuşma;

70 dB – daktilo gürültüsü;

80 dB – çalışan bir kamyon motorunun gürültüsü;

120 dB – 1 m mesafede çalışan bir traktörün gürültüsü

130 dB – ağrı eşiği.

180 dB'den yüksek ses, kulak zarı yırtılmasına bile neden olabilir.

Ses frekansı Bükülme dalgası tonun perdesini belirler. Bir ses kaynağının titreşim frekansı ne kadar yüksek olursa ürettiği ses de o kadar yüksek olur. İnsan sesleri perde açısından çeşitli aralığa bölünmüştür.

Farklı gelen sesler x kaynakları, farklı frekanslardaki bir dizi harmonik salınımdır. En çok bileşenEn düşük periyoda (en düşük frekansa) temel ton denir. Sesin geri kalan bileşenleri armonilerdir. Bu bileşenlerin seti renk oluştururku, sesin tınısı. Farklı insanların seslerindeki tonlamalar en azından biraz farklıdır.bu özellikle tınıyı belirler bu sesler.

Efsaneye göre Pythago hepsi art arda düzenlenmiş müzik sesleri, kırılıyorbu seri parçalara (oktavlara) bölünmüştür ve

oktav - 12 parçaya (7 ana parça)yeni ve 5 yarım ton). Toplamda 10 oktav vardır, genellikle çalarken müzik eserleri 7–8 oktav kullanılır. Frekansı 3000 Hz'den fazla olan sesler müzik tonu olarak kullanılmaz; çok keskin ve tizdir.

Ses, titreşime neden olan ses dalgalarıdır küçük partiküller hava, diğer gazlar ve ayrıca sıvı ve katı ortam. Ses, hangi toplanma durumunda olursa olsun, yalnızca bir maddenin bulunduğu yerde ortaya çıkabilir. Ortamın bulunmadığı vakum koşullarında ses yayılmaz çünkü ses dalgalarının dağıtıcısı olarak görev yapan parçacıklar yoktur. Örneğin uzayda. Ses değiştirilebilir, değiştirilebilir, başka enerji biçimlerine dönüşebilir. Böylece ses radyo dalgalarına dönüştürülür veya elektrik enerjisi uzak mesafelere iletilebilir ve bilgi ortamlarına kaydedilebilir.

Ses dalgası

Nesnelerin ve cisimlerin hareketleri neredeyse her zaman ortamda dalgalanmalara neden olur. Su ya da hava olması önemli değil. Bu işlem sırasında vücudun titreşimlerinin iletildiği ortamın parçacıkları da titreşmeye başlar. Ses dalgaları ortaya çıkıyor. Ayrıca hareketler ileri ve geri yönde gerçekleştirilir ve giderek birbirinin yerini alır. Bu nedenle ses dalgası uzunlamasınadır. içinde hiç görünmüyor yanal hareket yukarı ve aşağı.

Ses dalgalarının özellikleri

Herhangi biri gibi fiziksel olay, özelliklerin tanımlanabileceği kendi miktarları vardır. Bir ses dalgasının temel özellikleri frekansı ve genliğidir. İlk değer saniyede kaç dalganın oluştuğunu gösterir. İkincisi dalganın gücünü belirler. Düşük frekanslı seslerin frekans değerleri düşüktür ve bunun tersi de geçerlidir. Sesin frekansı Hertz cinsinden ölçülür ve 20.000 Hz'yi aşarsa ultrason meydana gelir. Doğada ve çevremizdeki dünyada alçak ve yüksek frekanslı seslerin pek çok örneği vardır. Bir bülbülün cıvıltısı, gök gürültüsünün uğultusu, bir dağ nehrinin uğultusu ve diğerleri - bunların hepsi farklı ses frekansları. Dalganın genliği doğrudan sesin ne kadar yüksek olduğuna bağlıdır. Ses kaynağından uzaklaştıkça ses seviyesi de azalır. Buna göre dalga merkez üssünden ne kadar uzaksa genlik o kadar küçük olur. Başka bir deyişle ses dalgasının genliği, ses kaynağından uzaklaştıkça azalır.

Ses hızı

Bir ses dalgasının bu göstergesi, doğrudan yayıldığı ortamın doğasına bağlıdır. Burada hem nem hem de hava sıcaklığı önemli bir rol oynamaktadır. Ortada hava koşulları Sesin hızı saniyede yaklaşık 340 metredir. Fizikte ses hızından her zaman daha büyük olan süpersonik hız diye bir şey vardır. Bu, bir uçak hareket ettiğinde ses dalgalarının ilerleme hızıdır. Uçak oradan hareket ediyor süpersonik hız hatta yarattığı ses dalgalarını bile geride bırakıyor. Uçağın arkasında giderek artan basınç nedeniyle şok bir ses dalgası oluşuyor. Bu hızın ölçü birimi ilginçtir ve çok az kişi bunu biliyor. Adı Mach'tır. Mach 1 hıza eşit ses. Bir dalga Mach 2 hızında hareket ederse ses hızının iki katı hızda hareket eder.

Gürültüler

İÇİNDE Gündelik Yaşam kişi sürekli sesler duyuyor. Gürültü seviyesi desibel cinsinden ölçülür. Arabaların hareketi, rüzgar, yaprakların hışırtısı, insan seslerinin iç içe geçmesi ve diğer ses sesleri günlük yoldaşlarımızdır. Ama bu tür seslere işitsel analizör kişinin buna alışma yeteneği vardır. Ancak insan kulağının uyum sağlama yeteneklerinin bile baş edemediği olaylar da vardır. Örneğin 120 dB'i aşan gürültü ağrıya neden olabilir. En gürültülü hayvan Mavi balina. Ses çıkardığı zaman 800 kilometre öteden duyulabiliyor.

Eko

Yankı nasıl oluşur? Burada her şey çok basit. Bir ses dalgası farklı yüzeylerden yansıma özelliğine sahiptir: sudan, kayadan, boş bir odadaki duvarlardan. Bu dalga bize geri döndüğü için ikincil sesi duyarız. Ses dalgasının enerjisinin bir kısmı engele doğru giderken dağıldığı için orijinali kadar net değildir.

Ekolokasyon

Ses yansıması çeşitli alanlarda kullanılır. pratik amaçlar. Örneğin ekolokasyon. Bu, yardımla ultrasonik dalgalar bu dalgaların yansıtıldığı nesneye olan mesafeyi belirleyebilirsiniz. Hesaplamalar, ultrasonun bir yere gidip geri dönmesi için geçen süre ölçülerek yapılır. Birçok hayvan ekolokasyon yeteneğine sahiptir. Örneğin yarasalar ve yunuslar bunu yiyecek aramak için kullanır. Ekolokasyon tıpta başka bir uygulama buldu. Ultrason ile incelendiğinde bir resim oluşur iç organlar kişi. Bu yöntemin temeli, ultrasonun hava dışında bir ortama girerek geri dönmesi ve böylece görüntü oluşturmasıdır.

Müzikte ses dalgaları

Müzik aletleri neden belirli sesler çıkarır? Gitarın tıngırdaması, piyanonun tıngırdaması, davul ve trompetin alçak tonları, bir flütün büyüleyici ince sesi. Bütün bunlar ve daha birçok ses, havanın titreşimlerinden, yani ses dalgalarının ortaya çıkmasından kaynaklanmaktadır. Ama neden ses müzik Enstrümanları bu kadar çeşitli mi? Bunun birkaç faktöre bağlı olduğu ortaya çıktı. Birincisi aletin şekli, ikincisi ise yapıldığı malzemedir.

Örnek olarak yaylı çalgıları kullanarak buna bakalım. Tellere dokunulduğunda ses kaynağı haline gelirler. Sonuç olarak, salınmaya ve göndermeye başlarlar. çevre farklı sesler. Herhangi bir telli çalgının düşük sesi, telin daha fazla kalınlığı ve uzunluğunun yanı sıra gerginliğinin zayıflığından kaynaklanmaktadır. Tam tersi, tel ne kadar sıkı gerilirse, ince ve kısa olursa, çalma sonucunda elde edilen ses o kadar yüksek olur.

Mikrofon eylemi

Ses dalgası enerjisinin elektrik enerjisine dönüştürülmesine dayanmaktadır. Bu durumda akımın gücü ve sesin doğası doğrudan bağlıdır. Herhangi bir mikrofonun içinde metalden yapılmış ince bir plaka bulunur. Sese maruz kaldığında salınım hareketleri yapmaya başlar. Plakanın bağlı olduğu spiral de titreşerek elektrik. Neden ortaya çıkıyor? Bunun nedeni mikrofonun ayrıca yerleşik mıknatıslara sahip olmasıdır. Spiral kutupları arasında salındığında, spiral boyunca giden ve ardından bir ses sütununa (hoparlör) veya bir bilgi ortamına (kaset, disk, bilgisayar) kayıt yapan ekipmana giden bir elektrik akımı üretilir. Bu arada telefondaki mikrofon da benzer bir yapıya sahip. Peki mikrofonlar sabit hatta nasıl çalışır? cep telefonu? Başlangıç ​​aşaması onlar için aynı - insan sesinin sesi, titreşimlerini mikrofon plakasına iletir, sonra her şey yukarıda açıklanan senaryoyu takip eder: hareket ederken iki kutbu kapatan bir spiral, bir akım oluşturulur. Sıradaki ne? Sabit hatlı bir telefonda her şey az çok nettir - tıpkı bir mikrofonda olduğu gibi, elektrik akımına dönüştürülen ses kablolardan geçer. Ama ne hakkında cep telefonu veya örneğin telsizle mi? Bu durumlarda ses radyo dalgası enerjisine dönüştürülerek uyduya çarpar. Bu kadar.

Rezonans fenomeni

Bazen salınımların genliği değiştiğinde koşullar yaratılır. fiziksel beden keskin bir şekilde artar. Bu, zorla salınım frekansı değerlerinin ve nesnenin (vücudun) salınımlarının doğal frekansının yakınsaması nedeniyle oluşur. Rezonans hem yararlı hem de zararlı olabilir. Örneğin, bir arabayı bir delikten çıkarmak için, rezonans oluşturmak ve arabaya atalet kazandırmak amacıyla çalıştırılır ve ileri geri itilir. Ama aynı zamanda vakalar da vardı Olumsuz sonuçlar rezonans. Örneğin, yaklaşık yüz yıl önce St. Petersburg'da bir köprü, birlikte yürüyen askerlerin altında çöktü.

Hangi ses kaynaklarının olduğunu anlamadan önce sesin ne olduğunu düşünün. Işığın radyasyon olduğunu biliyoruz. Nesnelerden yansıyan bu ışınım gözümüze ulaşır ve onu görebiliriz. Tat ve koku, ilgili reseptörlerimiz tarafından algılanan küçük vücut parçacıklarıdır. Bu ses ne tür bir hayvandır?

Sesler hava yoluyla iletilir

Muhtemelen gitarın nasıl çalındığını görmüşsünüzdür. Belki bunu kendiniz yapabilirsiniz. Bir diğer önemli husus da gitarda tellerin çalındığında çıkardığı sestir. Bu doğru. Ancak bir gitarı boşluğa yerleştirip tellerini çekebilseydiniz, gitarın ses çıkarmamasına çok şaşırırdınız.

Bu tür deneyler en çok gerçekleştirildi farklı bedenler ve sonuç her zaman hiç ses olmuyordu havasız alan duyulmuyordu. Mantıksal sonuç, sesin hava yoluyla iletildiğidir. Dolayısıyla ses, havadaki parçacıkların ve ses üreten cisimlerin başına gelen bir şeydir.

Ses kaynakları - salınan cisimler

Daha öte. Çok çeşitli çok sayıda deney sonucunda sesin cisimlerin titreşimi nedeniyle ortaya çıktığını tespit etmek mümkün oldu. Ses kaynakları titreşen cisimlerdir. Bu titreşimler hava molekülleri tarafından iletilir ve bu titreşimleri algılayan kulağımız, bunları yorumlayarak anladığımız ses duyumlarına dönüştürür.

Kontrol etmek zor değil. Bir bardak veya kristal kadeh alın ve masanın üzerine koyun. Metal bir kaşıkla hafifçe vurun. Uzun ince bir ses duyacaksınız. Şimdi elinizle cama dokunun ve tekrar dokunun. Ses değişecek ve çok daha kısalacaktır.

Şimdi birkaç kişinin ellerini camın etrafına mümkün olduğunca tamamen, sapla birlikte sarmasına izin verin ve hiçbir şey bırakmamaya çalışın. ücretsiz arsa Kaşıkla vurmak için çok küçük bir yer hariç. Tekrar cama vur. Neredeyse hiç ses duymayacaksınız ve olacak olan da zayıf ve çok kısa olacak. Bu ne anlama gelir?

İlk durumda, çarpmanın ardından cam serbestçe salındı, titreşimleri hava yoluyla iletilerek kulaklarımıza ulaştı. İkinci durumda çoğu titreşimler elimiz tarafından emiliyordu ve vücudun titreşimleri azaldıkça ses çok daha kısalıyordu. Üçüncü durumda, vücudun hemen hemen tüm titreşimleri, tüm katılımcıların elleri tarafından anında emildi ve vücut neredeyse hiç titreşmedi ve bu nedenle neredeyse hiç ses çıkarmadı.

Aynı şey aklınıza gelebilecek ve gerçekleştirebileceğiniz diğer tüm deneyler için de geçerlidir. Hava moleküllerine iletilen cisimlerin titreşimleri kulaklarımız tarafından algılanacak ve beyin tarafından yorumlanacaktır.

Farklı frekanslardaki ses titreşimleri

Yani ses titreşimdir. Ses kaynakları ses titreşimlerini hava yoluyla bize iletir. O halde neden tüm nesnelerin tüm titreşimlerini duymuyoruz? Çünkü titreşimler farklı frekanslarda gelir.

İnsan kulağının algıladığı ses, frekansı yaklaşık 16 Hz ila 20 kHz olan ses titreşimleridir. Çocuklar sesleri daha çok duyar yüksek frekanslar yetişkinlere göre daha fazladır ve farklı canlıların algı aralıkları genellikle çok farklılık gösterir.

Kulaklar bize doğa tarafından verilen çok ince ve hassas bir alettir, bu nedenle yedekleri ve analogları mevcut olduğundan ona dikkat etmeliyiz. insan vücudu bulunmuyor.