Úlohy pre akustiku (riešenia) - wiki školskej fyziky
Zdroje zvuku
- Akými spôsobmi sa dá vyrobiť zvuk? Čo majú všetky tieto možnosti spoločné?
Pri generovaní zvuku niečo rýchlo vibruje: fúkanie do flauty (vzduch), hovorenie alebo spievanie (hlasivky), údery do bubna (ušný bubienok), hudba z rádia (membrána reproduktora) - Ako môžete zviditeľniť vibrácie ladičky?
Najskôr držte sklenenú dosku nad sviečkou, kým nie je úplne plná sadzí. Potom pripevnite malý drôt k jednému z hrotov ladičky, udrite ho a rýchlo pretiahnite drôt cez sklenenú dosku. Potom uvidíte vlnovku. (Je to podrobne uvedené tu.) - Ako funguje záznam?
Záznam funguje presne opačným spôsobom ako experiment so zatavenou sklenenou doskou. V zázname je dlhá zvlnená drážka. Ihla sa pohybuje a hojdá sa v tejto drážke. Túto vibráciu je možné teraz zosilniť. (Tu je presný popis.) - Čo robíte s kyvadlovými hodinami, keď neustále idú?
Pohybujúce sa závažie na kyvadle posuniete ďalej nadol. Pretože s väčšou dĺžkou kyvadla je doba periódy dlhšia. Kyvadlo sa už nekýva tak často a hodiny idú pomalšie. - Jeden tón má frekvenciu 100 Hz, ďalší 500 Hz. Ako sa tieto dva tóny líšia, keď ich počujete?
Tón s frekvenciou 100 Hz je nižší ako tón 500 Hz. - Na príklade vysvetlite pojem „amplitúda“.
Keď sa Maria rozkýva tak, že príde meter dopredu a meter dozadu, potom sa rozkýva s amplitúdou jedného metra. - Reproduktor pôvodne produkuje jemný, vysoký zvuk. Potom sa nastavenia pripojeného sínusového generátora zmenia a zvuk je hlasnejší. Čo sa zmenilo?
Amplitúda generátora sínusových vĺn sa zvýšila, takže tón je hlasnejší. - Kyvadlo sa hojdá s amplitúdou 10 cm a periódou 0,5 sekundy. Čo to znamená?
Z pokojovej polohy sa kyvadlo posúva o 10 cm doprava alebo doľava. Urobí jednu osciláciu za pol sekundy, t.j. dve oscilácie za sekundu. - Vibrácie ladičky sa zaznamenávajú sadzovou sklenenou doskou.
Šírenie zvuku
1) Prečo vo vesmíre nič nepočujete? Aký pokus sme urobili?
Vo vesmíre nie je žiadny vzduch. Preto neexistuje zvukový nosič, ktorý by mohol zvuk prenášať. Na hodine sme dali zvon pod zvonček a vysávali vzduch pomocou vákuovej pumpy. Potom ste už zvon nemohli počuť.
2) Váš sused hrá na klavíri tri poschodia nad vami. Je to počuť nahlas a zreteľne aj pri zatvorených oknách. Prečo? V tejto súvislosti sme tiež vykonali experiment. Opíš to.
Nielen vzduch je zvukový nosič, ale aj steny a podlahy. Klavír je na poschodí na 3. poschodí, takže sa zvuk dostane do podlahy. Je nasmerovaný dole cez steny a potom vychádza zo steny späť do vzduchu, aby ho bolo počuť. V triede sme absolvovali stáž na preskúmanie zvukových nosičov. Držali sme gombík vibračnej ladičky k predmetu a naše ucho k druhej strane. Pevné materiály ako drevo, kniha atď. zvuk dobre prevádzajte, mäkké tkaniny ako špongia, handrička,. chovať zle.
Pri praktickom experimente s lyžičkou na šnúrke sme počuli, že šnúra vedie zvuk ešte lepšie ako vzduch.
3) Vytvorte niekoľko náčrtov špirálovej pružiny, ktoré ukazujú, ako sa zvuk šíri; náčrtky špirálovej pružiny sme vytvorili v zošite.
Môžete vidieť, ako sa vytvára kompresia stlačením jedného konca pružiny. Ak to teraz pustíte, kompresia sa pohybuje pružinou, odráža sa na konci pružiny a pohybuje sa späť. Kompresia je časom čoraz menej hustá, až kým nakoniec nezmizne. Namiesto kompresie môžete použiť aj stenčenie, ktoré v jednom bode odtrhne pružinu od seba.
4) Zvuk má rýchlosť približne [matematika] 340 \, \ rm \ frac [/ matematika]. Záleží na tom, či je zvuk hlasný/jemný, vysoký alebo nízky? Ako vieš?
Videli sme film „Schallparade“, ktorý ukazuje, ako rýchlo sa šíri zvuk činelu, operného speváka a klaksónu. Hlasný roh bolo počuť ďalej, ale bol rovnako rýchly ako zvuk tichšieho cimbala. Nezáležalo na tom, či bol tón vysoký alebo nízky.
5) Desať sekúnd potom, čo uvidíte blesk, začujete hrom. Ako ďaleko je búrka? Vypočítajte raz pomocou jednoduchého pravidla búrky a raz s rýchlosťou zvuku [matematika] 340 \, \ rm \ frac [/ matematika] .
Podľa pravidla búrky: [matematika] 10: 3 \ približne 33 [/ matematika]. Blesk udrel asi o [matematiku] 33 km ďalej. (Ak počítate menej ako 10 sekúnd, mali by ste vyhľadať ochranu!) S presnou rýchlosťou je búrka vzdialená 3,4 km: spravidla tri:
6) Búrka je vzdialená 2,5 kilometra. Aký čas uplynie medzi bleskom a hromom?
spravidla tri: alebo pomocou vzorca: [math] t = \ frac = \ frac> = 7 \, \ rm sec [/ math] Medzi bleskom a hromom uplynie viac ako 7 sekúnd.
7) Na meranie rýchlosti zvuku školáčka vygeneruje hlasný náraz so záklopkou štartéra.
Vo vzdialenosti 200 metrov je 16 študentov, ktorí predtým spustili svoje stopky v rovnakom čase. polovica smeruje k chlopni a zastavte hodiny, keď uvidia chlopňu zatvorenú. Druhá polovica nevidí klapku a zastaví hodiny, keď začuje ranu. V prípade prvého študenta uplynulo medzi spustením stopiek a generáciou ofiny 10,52 sekundy. Medzi začatím hodín a počutím buchnutia uplynulo 11,15 sekundy. Zvuk preto na vzdialenosť 200 metrov trval 0,63 sekundy.
Aby bolo možné použiť všetky hodnoty, jeden tvorí strednú hodnotu všetkých časov spustenia a strednú hodnotu všetkých časov zastavenia: Teraz môžete vypočítať rýchlosť zvuku: spravidla z troch: alebo pomocou vzorca: [math] v = \ frac = \ frac61 \, \ rm sec> = 328 rm \ frac [/ matematika]
8.) Pri meraní rýchlosti zvuku s ozvenou má človek nasledujúce namerané hodnoty:
Takže zvuk trval 0,32 s na 110 m: [math] v = \ frac = \ frac32 \, \ rm sec> = 344 \, \ rm \ frac [/ math]
Ucho a hluk
1) Nakreslite prierez ľudského ucha a pomenujte jednotlivé časti.
2) Vysvetlite, ako funguje sluch ucha.
Vibrácie vzduchu sa dostávajú do ušného bubienka zvukovodom. Ušný bubienok vibruje a pomocou kladiva na tri kosti, nákovy a strmeňa rozprúdi tekutinu slimáka. U slimáka sú tekutinou presunuté malé chĺpky, ktoré spúšťajú nervové impulzy vedené do mozgu.
3) Zvuk, ktorý je hlasný, nemusí byť vnímaný ako hluk a naopak, veľmi tichý zvuk môže byť veľmi nepríjemný. Nájdite vhodné príklady situácií.
Ak počujem svoju obľúbenú skladbu veľmi nahlas, je to pekné:) Ale kvapkajúci kohútik môže byť veľmi nepríjemný.
4) Antonia pomocou špeciálnej píšťalky volá svojho psa. Keď do toho fúka, počuje iba tiché pískanie a on hneď pribehne, aj keď je ďaleko. Antonia dedko, naopak, z fajky nič nepočula. Vysvetlite!
Píšťalka pre psa vydáva veľmi vysoký zvuk s vysokou frekvenciou. Psy môžu počuť zvuk do 50000 Hz, mladý človek do 20000 Hz. Starší človek už nemôže počuť také vysoké tóny, pretože u starších ľudí sa časť slimáka, ktorý počuje vysoké tóny, stáva nepohyblivejšou, a tak dedko Antonia nepočuje pískanie.
5) Merač hladiny zvuku meria hlasitosť v učebni na 60 dB. Vysvetlite význam čítania vysvetlením, čo je 0 dB a koľkokrát hlasnejšie 60 dB.
Najmäkší zvuk s frekvenciou 2 000 HZ, ktorý ľudia sotva počujú, má hlasitosť 0 decibelov. Každé zvýšenie o 10 decibelov vníma ľudské ucho dvakrát tak nahlas. Musíte teda zdvojnásobiť až 60 dB šesťkrát: [matematika] 2 \ časy 2 \ časy 2 \ časy 2 \ časy 2 \ časy 2 = 64 [/ matematika] 60 dB je teda 64krát hlasnejších ako prahová hodnota sluchu!
6) Na akej úrovni hlasitosti môže dôjsť k poškodeniu sluchu?
Každý, kto je dlhodobo vystavený objemu 80 dB alebo viac, by mal nosiť ochranu sluchu.
7) Prečo je také ticho, keď napadol sneh?
Keď sa zvuk odráža od pevného predmetu, stane sa trochu tichším. Sneh sa skladá z pevných ľadových kryštálov, ktoré majú veľa dutín naplnených vzduchom. Snehová pokrývka vyzerá zhruba ako špongia s mnohými otvormi. Keď zvuk zasiahne sneh, dostane sa do týchto malých dutín a často sa v nich odráža ako ozvena. Pri každom odraze sa zvuk stáva o niečo tichším, až kým ho sneh „neprehltne“. (Pozri tiež toto video.)
8) Vytvorte nákres toho, ako sa zvuk šíri od hovoriaceho v triede: