Справочник по физике для поступающих в ВУЗы - Гаевой А.И.
Скачать (прямая ссылка):
.По форме и характеру 'звуковые волны делятся на звуковые удары, шумы и музыкальные звукиг Звуковому удару соответствует единичная волна, так называемая ударная. Ряд последовательных непериодических Ударов образует шумы. Звуки же, состоящие из ряда непрерывно следующих одна за другой волн одинаковой длины и формы, называются музыкальными 'звуками.
Колеблющееся тело передает свои колебания частицам окружающей среды, которые в свою очередь передают колебания дальше. _ В результате в среде образуются и распространяются звуковые волны.' Колебания в воздухе происходят в направлении распространения волны, т. е. звуковые волны в воздухе являются продольными.
В безвоздушном пространстве звуковые волны не могут распространяться, они распространяются лишь в твердых, жидких и газо-. образных телах. Различные тела по-разному проводят звук, т. е. -обладают неодинаковой звукопроводностью. Так, мягкие пористые -і тела проводят звук плохо.
В каждой среде звук распространяется с определенной скоростью, которая определяется по формуле
здесь s — расстояние, которое проходит звук в течение времени t.
І
Измерения скорости звука -в различных средах показали, что в воздухе прн температуре О °С скорость звука равна 332 м/сек; с повышением температуры скорость звука возрастает. В жидкостях скорость звука больше, чем в газах, а в твердых телах — больше, чем , в жидкостях.
Задача I. Во сколько раз изменится длина звуковой волны при переходе ее из воздуха в воду? Скорость распространения звука в воздухе и = 340 м/сек, в воде D1 = 1450 м/сек.
Решение. Частота волны, а следовательно, и ее период T при переходе из Одной среды в Другую не изменяется. Длина волны, как известно, равна -расстоянию, на которое распространяется волна за один период: X = vT и X1 = ViT. Отсюда
X1 V1. X1 1450 м/сек ________________
T-T' T--MO MlceK-4'3 Pa3a-
Ответ. В воде длина звуковой волны будет в 4,3 раза больше.
Задача 2. Для определения скорости звука в железе воспользовались участком строящегося газопровода, состоящим из 60 сваренных между собой двенадцатиметровых труб. При ударе, по концу первой трубы у конца последней воспринимали два звуковых сигнала, следующие один за другим через t = 2 сек. Принимая скорость звука в воздухе равной 335 м/сек, определить скорость звука в железе.
Решение. Путь, пройденный звуком в воздухе и железе, одинаков и равен длине сваренных труб,-т. е. I=Til1 =60- 12 JH =
= 720 м. Скорость звука в железе V1 = —. В железе звук проходит расстояние I быстрее, чем в воздухе, на t сек, т. е. <i = Ii —t =
=------1. Следовательно,
Iv 720 м - 335 м/сек .
vI — 1-----TZ — -тоТТ..-ООН—;—й---------= 4820 м сек.
I— vt 720 м — 335 м/сек ¦ 2 сек
Ответ. Скорость звука в железе приближенно равна 4820 м/сек.
§ 35.. Высота тона. Громкость и тембр звука. Ультразвуки
Музыкальные звуки характеризуются высотой тона, громкостью и тембром. Высота тона соответствует частоте звука: чем больше частота, тем выше тон звука. Наше ухо воспринимает звуковые колебания с частотами 20—20000 гц.
_ Громкость звука обусловливается силой звука. Сила звука — это величина, численно равная энергии, проходящей через единицу площади поверхности, расположенную перпендикулярно к Звуковой •гелне, за единицу времени. Сила звука определяется амплитудой колебания. Звук будет тем громче, чем больше амплитуда колебания.
Звуки, исходящие от различных источников, неодинаковы по тембру, т. е. по окраске.
В сложном музыкальном звуке, кроме основного тона (с наименьшей частотой), есть еще дополнительные тоны, обусловленные частотами колебаний, относящимися между собой как I :2:3:4: ... Такие простые тоны, частоты которых вдвое, втрое и т. д. превышают частоту основного тона, называются обертонами. Or наличия н громкости обертонов зависит тембр звука.
Встречая преграду, звук отражается. Звук, идущий от источника, и тот же звук, отраженный от преграды, слышатся раздельно, если они разделены промежутком времени не менее 0,1 сек. Звук, отраженный от преграды, называют эхом. Звук, идущий от источника, распространяется во все стороны, образуя ефэрический фронт волны, поэтому громкость звука убывает обратно пропорционально квадрату радиуса сфэры. Если звуковой волне придать направление при помощи рупора, то поверхность звуковой волны мало изменится с увеличением расстояния от источника звука, энергия меньше рассеивается и звук будет слышен на далеком расстоянии. Человеческое ухо также является рупором, воспринимающим звук; оно обладает высокой чувствительностью.
Простейший источник звука—камертон. Каждый камертон создает звук определенной частоты. Камертоны обычно устанавливают на ящики определенных размеров, имеющие отверстия с одной стороны. Если разместить рядом два одинаковых камертона так,' чтобы отверстия ящиков были друг против друга, и заставить один из них звучать, а затем заглушить звук, то будет слышно звучание второго камертона. Если же второй камертон иных размеров (т. е. создающий колебания другой частоты), то он звучать практически не будет.
