8 клас. Звук. Характеристики звуку.

Як отримати звук? Джерелом звуку є тіло, що коливається. Найпростіше можна одержати звукові коливання, закріпивши в лещатах стальну лінійку (пластину), вивівши її зі стану рівноваги і різко відпустивши.

Механічні хвилі, що викликають у людини відчуття звуку, називаються звуковими.

Особливості поширення звукових хвиль. Звук поширюється тільки у середовищі.У вакуумі звук не поширюється.

Повздовжні звукові хвилі - це хвилі, в яких розповсюджуються ділянки згущення і розрідження середовища (змінюється густина середовища), а частинки коливаються в напрямку поширення хвилі (поширюються в будь-якому середовищі).

• Анімація. Поздовжня хвиля

Поперечні звукові хвилі - це хвилі, в яких частинки коливаються в напрямку, перпендикулярному до напрямку розповсюдження хвилі (поширюються тільки в твердих тілах).

• Анімація. Поперечна хвиля

Поширення звукових хвиль не супроводжується перенесенням частинок середовища. Від джерела звукова хвиля рівномірно поширюється в усі напрямки.

Спостереження звукових хвиль:

• Відео. Візуалізація звукових хвиль на цукрі 

Характеристики звукових хвиль. Довжина хвилі - це відстань, на яку поширюється будь-який стан коливання за час, що дорівнює періоду коливання.  

Звук, створений тілом, яке гармонічно коливається називають музичним тоном. 

Музичні тони різняться на слух висотою та гучністю. Висота музичного тону - фізіологічна характеристика звуку. При збільшенні частоти коливань збільшується висота тону. Гучність звуку залежить від амлітуди коливань.

Звуки однакової висоти й гучності, створювані різними музичними інструментами, звучать по-різному, навіть та сама нота, узята різними співаками, звучить по-різному. Особлива якість звуку — його забарвлення, характерне для кожного голосу або музичного інструменту,— називаютьтембром. Тембр пов’язаний зі специфічними властивостями джерела звуку. Від чого ж залежить тембр звуку? Виявляється, що будь-яке джерело звуку (за незначних винятків, наприклад, камертона) здійснює складні несинусоїдальні коливання. Їх можна спостерігати за допомогою осцилографа. Якщо підключити мікрофон і проспівати яку-небудь мелодію, то на екрані осцилографа з’явиться не синусоїда, а складніша крива.

Тембр звуку визначає його забарвлення. Він визначається наявністю й інтенсивністю обертонів — частот, кратних основній. Саме завдяки тембру звуки різних музичних інструментів мають різне звучання. Чим більше обертонів, тим «насиченіше», гарніше звук. Чарівний сріблистий відтінок голосів гарних співаків обумовлений саме високими обертонами.

Шум — це хаотична суміш багатьох звукових коливань різних частот і амплітуд. Шум відрізняється від музичного тону тим, що йому не відповідає якась певна частота коливань і, отже, певна висота звуку.

Швидкість поширення звуку. 

Швидкість поширення звуку залежить від температури середовища: в газах при сталому тиску з підвищенням температури швидкість розповсюдження звуку збільшується, в рідинах (за винятком води) - зменшується. В різних середовищах - різна швидкість поширення звуку.

Швидкість поширення звуку залежить від властивостей середовища. Якщо ми говоримо про швидкість звуку, то повинні уточнити: а в якому середовищі?

У газах і рідинах може існувати лише один тип хвиль - поздовжні хвилі. У твердих тілах можуть існувати хвилі обох типів, і кожному з них відповідає своє значення швидкості звуку.

У твердих тілах швидкість поширення поздовжньої хвилі більша за швидкість поширення поперечної хвилі.

Відбивання звукової хвилі. На межі двох середовищ спостерігається відбивання звукової хвилі (луна). Явище відбивання звукових хвиль від перешкод використовують для визначення відстаней до  різних предметів і їх місцезнаходження: .

Хвилі відбиваються від перешкод, слідуючи відомим законам відбивання. Звук, поширюючись у якому-небудь середовищі, доходить до перешкоди й майже повністю відбивається. У цьому можна переконатися на багатьох дослідах.

У лісі, горах, іноді в приміщеннях нам доводилося чути луну. Луна — результат відбиття звуку: звукові хвилі відбиваються від різних перешкод, навіть від хмар. Іноді можна почути навіть багаторазову луну — результат декількох відбиттів.

 Хвилі добре відбиваються твердими поверхнями (стіни, підлога) і значно гірше м'якими (килими, хутро).

Ці й інші досліди з механічними хвилями дозволяють сформулювати узагальнення: механічні хвилі будь-якого походження мають здатність відбиватися від границі розділу двох середовищ. Відбиття звуку відбувається за таким самим законом, що й відбиття світла: кут відбиття дорівнює куту падіння.

Є середовища, які добре поглинають звук (використовують для звукоізоляції). Поглинання звуку помітно зростає з частотою.