Світ звуків так різноманітний,
Багатий, красивий, різноманітний,
Але всіх нас мучить питання Звідки звуки виникають,
Що слух наш всюди тішать?
Пора задуматися всерйоз.
Причина звуку? - вібрація (коливання) тел, хоча ці коливання часто незамтни для нашого ока.
Навколо тіла, що коливається виникають коливання навколишнього середовища, які поширюються в просторі.
Звук - це механічні пружні хвилі. поширюються в газах, рідинах, твердих тілах.
Хвилі, які викликають відчуття звуку, з частотою від 16 Гц до 20 000 Гц називають
звуковими хвилями (в основному поздовжні).
Якщо піднести до склянки або скляній банці намистинку на ниточці і вдарити, наприклад,
олівцем по стінці склянки, то ми побачимо коливання намистинки і почуємо її подзвін.
ЩОБ ПОЧУТИ ЗВУК
необхідні:
1. джерело звуку;
2. пружне середовище між ним і вухом;
3. певний діапазон частот коливань джерела звуку - між 16 Гц і 20 кГц,
достатня для сприйняття вухом потужність звукових хвиль.
Гучність.
.
Гучність залежить від амплітуди коливань в звукової хвилі.
80 дБ - шум працюючого двигуна вантажного автомобіля;
120 дБ - шум працюючого трактора на відстані 1 м
130 дБ - поріг больового відчуття.
Звук гучністю понад 180 дБ може навіть викликати розрив барабанної перетинки.
- визначається частотою коливань джерела звуку.
Звуки людського голосу по висоті ділять на кілька діапазонів:
бас - 80-350 Гц,
баритон - 110-149 Гц,
тенор - 130-520 Гц,
дискант - 260-1000 Гц,
сопрано - 260-1050 Гц,
колоратурне сопрано - до 1400 Гц.
Частотний спектр звуків музичних інструментів.
Згідно з легендою, Піфагор все музичні звуки розташував в ряд, розбивши цей ряд на частини - октави. - а октаву - на 12 частин (7 основних тонів і 5 півтонів). Всього налічується 10 октав, зазвичай при виконанні музичних творів використовуються 7-8 октав. Звуки частотою більше 3000 Гц в якості музичних тонів не використовуються, вони занадто різкі і пронизливі.
ЧАСТОТНИЙ ДІАПАЗОН ЗВУКОВ, сприймається ТВАРИНАМИ
8 000 - 160 000 Гц
Про звук В ЛІТЕРАТУРІ.
(Шум - це безладна суміш музичних звуків.)
НЕ ГАЛАСУЙТЕ!
А хіба ми шуміли?
Ну, Андрюша стукав ледве-ледве
Молотком по залізній трубі,
Я тихенько грав на губі,
Вісім п'яте розмір дотримуючись,
Таня плескала дверима сараю,
Саша каменем водив по склу,
Толя бив по каструлі в кутку.
Цеглою! Але неголосно і рідко.
«Не галасуйте!» - сказала сусідка,
А ніхто і не думав шуміти.
В ЯКІЙ КНИЗІ ВИ МОГЛИ ПРОЧИТАТИ ЦЕ.
Чому барабан звучить?
Одного разу зустрілися вождь Соколине око і шаман Зміїний мову.
"Чому звучить барабан?" - запитав шаман.
Вождь швидко відповів: "Тому, що його вдарили".
Шаман дуже швидко відгукнувся: "Звук після удару триває помітно довше, ніж сам удар".
Тут же вождь і шаман зажадали собі найбільший барабан.
Спочатку вождь бив, а шаман чіпав барабанну шкуру, потім - навпаки.
Зрештою, вони помітили, що шкура тремтить, і коли вона тремтить - чути звук.
Тут вождь, який був так само сильний в здогадах, як шаман в загадках, висловив Велику Здогадку:
Все звучало - тремтить.
При цьому вождь заволав від захвату так, що у шамана в вухах задзвеніло.
Не тямлячи себе від болю, шаман вхопив вождя за горло. Горло тремтіло!
Шаман відпустив вождя і взяв за загривок Сторожового Ягуара, який муркотів біля входу.
Загривок тремтів!
Тут вождь перестав волати і видав другу Велику Здогадку:
Все тремтіло - ЗВУЧИТ.
Шаман замість підступного питання наблизив до носа вождя судорожно стиснутий кулак.
Кулак (і вся рука) тремтіли - але не звучали. Другу велику здогадку довелося поправити:
НЕ ВСЕ тремтіли ЗВУЧИТ!
Тим часом у шамана дозрів черговий підступний питання:
"Як тремтіти, щоб звучати?"
Вождь згадав недавній бій: якщо в стовбур дерева встромляє довга стріла - вона беззвучно тремтить, якщо коротка - звучить. Шаман витягнув найдовшу стрілу, притиснув оперений кінець до плоского каменю, а вождь пригнув гострий кінець вниз - і тут же відпустив.
Потім зробив вільний кінець коротше - і знову відпустив.
Відповідь вождя, недарма його звали Соколине Око, був такий:
"Стріла починає звучати, коли її тремтіння перестає бути помітним для ока - настільки воно часте."
Шаман попросив вождя помінятися місцями: тепер вождь тримав оперений кінець стріли, а
шаман відхиляв і відпускав вістря. Шаман Зміїний мова була слабшою вождя, і кожен раз відхиляв вістря не так сильно. Як змінювалося звучання?
РУПОР - підсилювач ЗВУКА
Часто на змаганнях, коли тренеру або судді необхідно повідомити що-небудь спортсмену на великій відстані, використовують рупор. Це може бути досить складний прилад - мегафон, але можна обійтися і простий газетою згорнутої в кульок. Можна зробити рупори з великих листів ватману. Якщо в класі два таких рупора поставити у протилежних стінок, то розмовляти з їх допомогою можна пошепки.
Щоб продемонструвати, як рупор посилює звук. зробіть з щільного паперу
невеликий рупор. і в тонкий його кінець перпендикулярно поверхні паперу застроміть
швейну голку. Вставте олівець в отвір пластинки із записом якоїсь музики.
Упріть гострий кінець олівця з платівкою в поверхню столу і почніть обертати пластинку, швидко провертаючи олівець. Іншою рукою поставте вістря голки рупора на звукову борозенку пластинки. Прислухайтеся! Повинен з'явитися звук!
А якщо взяти 2 тонкі гумові трубочки, вставити в вузький кінець рупора, замотати ізоляційною стрічкою, а вільні кінці цих трубок вставити в обидва вуха, то з таким нескладним пристосуванням далекі і слабкі звуки будуть чутні набагато краще.
Для прикладу згадай, для чого лікаря потрібен стетоскоп?
За допомогою чого Е.К.Ціолковскій намагався компенсувати глухоту?
Для чого людина прикладає долоню до вуха, намагаючись розібрати погано чутні звуки?
Виявили, що коли рослині стає важко добувати воду з пересохлої грунту,
стебло рослини починає видавати ультразвукові шуми. Приєднавши до стебел
спеціальні мікрофони, можна вловити ці шуми і включати поливні установки
тільки тоді, коли самі рослини цього вимагають
Звук хропіння може досягати 69 децибел, що можна порівняти зі звуком відбійного молотка.
___
Найгучніший шум, отриманий в лабораторних умовах, дорівнював 210 дБ. Він був отриманий
за рахунок відображення звуку залізобетонним випробувальним стендом, призначеним для випробувань ракети в Центрі космічних польотів США, в 1965 р Звуковий хвилею такої сили можна було б свердлити отвори в твердих матеріалах. Шум був чутний в межах 161 км.
Найвища з отриманих нот має частоту 60 гігагерц. Вона була згенерована лазерним променем, спрямованим на кристал сапфіра, в США, в 1964 р
Якщо взяти кілька порожніх однакових пляшок, вибудувати їх у ряд і наповнити водою (першу невеликою кількістю води, наступні заповнювати по наростаючій, а останню наповнити доверху), то вийде музичний ударний інструмент. Б'ючи по пляшках ложкою, ми змусимо воду коливатися. Звуки від пляшок будуть відрізнятися по висоті.
Беремо картонну трубку, вставляємо в неї, як поршень, пробку з увіткненою в'язальної спицею і переміщаючи поршень, дуємо в край трубки. Звучить флейта!
Беремо коробку з не проминають краями, надягаємо на неї кільцеві гумки (чим тугіше охоплюють вони коробку, тим краще), і готова арфа! Перебираючи гумки, як струни, слухаємо мелодію!
Ще одна "музична" іграшка.
Якщо взяти шматок гофрованої пластикової трубки і розкрутити його над головою, то пролунає музичний звук. Чим більше швидкість обертання, тим вище висота звуку. Поекспериментуй! Цікаво, чим викликана поява звуку в цьому випадку?
Літак, що летить з надзвуковою швидкістю. обганяє створювані їм звуки. Ці звукові хвилі зливаються в одну ударну хвилю. Досягаючи поверхні землі, ударна хвиля вибиває стекла, руйнує будівлі, приголомшує.
Звук видаваний синім китом голосніше, ніж звук пострілу, який стоїть поруч важкого знаряддя, або голосніше, ніж звук стартує ракети.
При проходженні метеоритами атмосфери Землі порушується ударна хвиля, швидкість якої в сто разів вище звуковий, при цьому виникає різкий звук, схожий на звук рветься матерії.
При вмілому ударі батогом уздовж нього утворюється потужна хвиля, швидкість поширення якої на кінчику батога може досягати величезних значень! В результаті виникає потужна ударна звукова хвиля, порівнянна зі звуком пострілу.
ТАЄМНИЧА ГАЛЕРЕЯ пошепки
Лорд Релей першим пояснив загадку галереї шепотів. розташованої під куполом лондонського собору Святого Павла. На цій великій галереї дуже добре чути шепіт. Якщо, наприклад, ваш приятель шепнув щось, обернувшись до стіни, то ви почуєте його, в якому б місці галереї ви не стояли.
Як не дивно, ви чуєте його тим краще, чим більше "прямо в стінку" він говорить і чим ближче до неї варто. Чи зводиться ця задача просто до відбиття і фокусуванні звуку? Щоб дослідити це, Релей виготовив велику модель галереї. В одній точці її він помістив манок - свисток, який мисливці приманюють птахів, в іншій - чутливе полум'я, яке чуйно реагувало на звук. Коли звукові хвилі від свистульки досягали полум'я, воно починало мерехтіти і таким чином служило індикатором звуку. Ви, напевно, намалювали б шлях звуку так, як показано стрілкою на малюнку. Але, щоб не приймати це на віру, уявіть собі, що десь між полум'ям і свистульки у стіни галереї поміщений вузький екран. Якщо ваше припущення щодо ходу звукових хвиль вірно, то при звуці свистульки полум'я все одно має мерехтіти, так як екран, здавалося б, знаходиться в стороні! Однак в дійсності, коли Релей встановив цей екран, полум'я перестало мерехтіти. Якимось чином екран перегородив шлях звуку. Але як? Адже це всього лише вузький екранчик і розташований він начебто осторонь від шляху звуку. Отриманий результат дав Релею ключ до розгадки секрету галереї шепотів.
Галерея шепотів (в розрізі)
Модель галереї шепотів, зроблена Релєєм. Звук свистка змушує полум'я мерехтіти.
Якщо у стінки моделі галереї встановлений тонкий екран, полум'я не реагує на звуки свистків. Чому? Безперервно відбиваючись від стін купола, звукові хвилі поширюються у вузькому поясі уздовж стіни. Якщо спостерігач стоїть всередині цього пояса, він чує шепіт. За межами цього поясу, далі від стіни, шепіт не чутний. Шепіт чути краще, ніж звичайна мова, так як вона багатша звуками високої частоти, а "пояс чутності" для високих частот ширше. Звук при цьому поширюється як би в циліндричному хвилеводі і його інтенсивність зменшується з відстанню значно повільніше, ніж при поширенні у відкритому просторі.
Шумливі водопровідні труби.
Чому водопровідні труби деколи починають гарчати і стогнати, коли ми відкриваємо або закриваємо кран? Чому це не відбувається безперервно? Де саме виникає звук. в водопровідному крані, в частині труби, що примикає безпосередньо до крана, або в якому-небудь вигині її десь далі? Чому шум починається тільки при певних рівнях витрати води? Нарешті, чому шум можна усунути, приєднавши до водопровідної труби закриту з іншого кінця вертикальну трубку, в якій знаходиться повітря. При збільшенні швидкості потоку в місцях звужень в трубах може виникати турбулентність, яка призводить до кавітації (утворення і розриву бульбашок). Коливання бульбашок посилюються трубами, а також стінами, підлогою, стелею, до яких труби прикріплені. Іноді шум може бути викликаний і періодичними ударами турбулентного потоку про перешкоди (наприклад звуження) в трубі.
Чи вміють риби розмовляти.
Риби говорять людською мовою, тільки в казках, але вони зовсім не глухі і можуть видавати звуки. Різні звуки вони видають за допомогою зубів, повітряного міхура, хвоста. Звуки їм служать для спілкування і для відлякувати ворогів. Рибалки знають, що піскар може пищати, а лящі видавати булькаючі звуки.
Але риби і сприймають звук. Так хижаки поспішають на те місце, де стався сплеск інший, дрібної риби.
Енергія, яку зазвичай переносять звукові хвилі. дуже мала. Якби стакан з водою повністю поглинав всю падаючу на нього звукову енергію, відповідну гучності досить гучного мовлення, і був би повністю теплоізольований від навколишнього середовища, то для того, щоб нагріти воду від кімнатної температури до кипіння було б потрібно приблизно 30 тисяч років!
Спробуй виконати цей досвід і здивуй своїх родичів!
Інструментом же у тебе буде скляний (НЕ кришталевий) тонкостінний келих на ніжці, місткістю від половини до склянки рідини.
Скло келиха повинно бути чисте, гладке, нічим не розмальоване. Підібравши інструмент, приступай до перевірки його музичних якостей. Перш ніж приступити до досвіду, добре вимий руки з милом. Потім, злегка намочивши чистою водою пальці правої руки, постав келих на стіл, а лівою рукою міцно тримай його за ніжку. Середнім або вказівним пальцем правої руки почни вкруговую водити по краю келиха. Через кілька секунд ти повинен почути мелодійний звук. Звук не припинятиметься поки ти водиш по краю келиха. Якщо це успішно вийшло, налий в келих чисту воду, трохи не доходячи до краю, і продовжуй водити пальцем. Ти повинен почути звук значно нижче того, який був без води. Продовжуючи кругові рухи пальцем, подивися на поверхню води. На ній утворилися маленькі хвилі. Вони прізошла від тих, хто вагається. звучать стінок келиха. Тепер почни поступово видаляти воду невеликими порціями. Звук буде поступово підвищуватися і найвищий буде у порожнього келиха.
Якщо ти здивуєш цим досвідом і мене, то в журналі з'явиться "5"!
Візьміть дерев'яний круг, виконайте в ньому отвори уздовж кіл різного радіусу через правильні проміжки. Почніть його обертати, розташувавши вертикально. Направте струмінь повітря з шланга пилососа в отвори кожної з околиць. Чи будуть відрізнятися звуки? Як зробити звук голосніше, вище або нижче. Чи можете ви пояснити принцип роботи сирени?
Дуже часто в літературі згадуються про таємничі звуки, які можна почути в пустелі. Сьогодні відомо, що ці звуки виникають в результаті руху шарів піску, але повного пояснення цих явищ ще немає.
Розрізняють два види звучать пісків - "гудуть" і "свистячі". які відрізняються частотою і тривалістю звуку і виникають при різних умовах.
Свистячі звуки - легке посвист піску під ногами можна почути на морських узбережжях, на берегах річок і озер по всьому світу. Це акустичні коливання піщинок з частотою від 500 до 2500 Гц.
Гудячі звуки - вони виникають глибоко в пустелі поблизу окремих великих дюн. Це гучний звук низької частоти 50-300 Гц, що триває зазвичай від кілька секунд до 15 хвилин. Вони розносяться на відстані до 10 кілометрів, і нерідко супроводжується вібраціями грунту.
Свистять і гудуть піски, що складаються з кварцу.
А ось звучання пісків Гавайських островів нагадує гавкіт собаки. Гавайські піски - єдині звучать піски, що складаються не з кварцу.