Распространение звука в средах

1.

Распространение звука в средах
Изучение распространения звуковых волн в жидкостях, газах и твердых
телах

2.

Что такое звук?
Звук представляет собой механические
волны, которые распространяются в
различных средах с разной скоростью.
Эти волны возникают в результате
колебаний частиц вещества.
Для передачи звука обязательно
необходима среда, содержащая
молекулы: твердая, жидкая или
газообразная. Частицы среды передают
колебания друг другу, создавая
волновое движение.
В вакууме звук не распространяется,
так как отсутствуют частицы-
переносчики энергии волны.

3.

Эксперимент: звук в вакууме
Классический опыт
Источник звука (будильник или
телефон) помещается под стеклянный
колокол воздушного насоса. При
включении источника звука мы слышим
звук.
Вывод: эксперимент подтверждает, что
звук не может распространяться без
материальной среды.
1
2
3
Начинаем откачивать воздух из-под колокола
Звук постепенно становится тише
При полном вакууме звук полностью исчезает

4.

Типы звуковых волн
Продольные волны
Поперечные волны
Смешанные волны
Частицы среды колеблются
Частицы среды колеблются
Сочетают признаки обоих типов,
параллельно (вдоль) направлению
перпендикулярно направлению
возникают на границе сред
распространения волны.Они
распространения волны. Такие
(например, твердое тело — воздух
являются основным типом
волны возникают только в твердых
или жидкость — воздух).
звуковых волн в газах (воздух) и
телах, обладающих упругостью
жидкостях
сдвига.

5.

Скорость звука в разных средах
Зависимость от свойств среды
Скорость распространения звука при
температуре 20°C:
Воздух: около 343 м/с
Вода: около 1480 м/с
Сталь: около 5000 м/с
Закономерность: чем плотнее среда, тем
выше скорость распространения
звуковых волн. Температура также
влияет на распространение звука

6.

Пример распространения звука в среде
Эхолокация дельфинов
Особенности подводного звука
Дельфины используют звуковые волны для навигации и
Звук под водой распространяется в 4,3 раза быстрее,
охоты. Они издают серии щелчков и анализируют эхо,
чем в воздухе, и может преодолевать огромные
определяя расположение объектов с поразительной
расстояния. Киты общаются друг с другом на
точностью.
расстоянии сотен километров

7.

Задача 1
Условие
Рыбаки на лодке услышали звук
взрыва под водой через 1 секунду, а по
воздуху звук взрыва дошел до них
через 4,5 секунды.
Скорость звука в воздухе — 340 м/с.
Найти: скорость звука в воде и
расстояние до места взрыва.
Решение
Дано:
t₁ = 1 с (время в воде)
t₂ = 4,5 с (время в воздухе)
v₂ = 340 м/с
Расстояние: S = v₂ × t₂ = 340 × 4,5 = 1530 м
Скорость звука в воде: v₁ = S / t₁ = 1530 / 1 = 1530 м/с
Ответ: скорость звука в воде — 1530 м/с, расстояние до взрыва — 1530 м

8.

Задача 2
Условие
Решение
Скорость звука в воде составляет
Дано:v = 1480 м/с
1480 м/с. Необходимо определить,
S = 2 км = 2000 м
сколько времени потребуется
звуковой волне, чтобы пройти
расстояние 2 км под водой.
секунды.
Формула: t = S / v
t = 2000 / 1480 ≈ 1,35 с
Ответ: звуку потребуется примерно 1,35 секунды

9.

Задача 3
Условие
Решение
Ультразвуковой дефектоскоп,
Дано:
работающий в стальном
v = 1 МГц(1 МГц = 1000000Гц)
стержне, излучает волны с
V = 5000 м/с
частотой 1 МГц. Скорость звука
Формула связи: λ = V / v
в стали — 5000 м/с.
Найти: длину звуковой волны
в стали.
λ = 5000 / 1 000 000 = 0,005
м = 5 мм
Ответ: длина волны
составляет 5 мм

10.

Вывод
Природа звука
Звуковые волны
Скорость
Звук — это механические
Звуковые волны бывают
распространения
продольные или поперечные
нескольких типов: поперечные,
Скорость звука напрямую зависит
волны, которые
продольные и смешанные. И
от плотности и температуры
распространяются только в
каждый из всех типов отличается
среды. В твердых телах звук
упругих средах: твердых телах,
друг от друга
распространяется быстрее всего, в
жидкостях и газах. В вакууме звук
распространяться не может.
газах — медленнее всего.