Sonido, como recordamos, son ondas longitudinales elásticas. Y las ondas se generan al vibrar objetos.
Ejemplos de fuentes de sonido: regla oscilante con un extremo sujeto, cuerdas oscilantes, diafragma de altavoz.
Pero los objetos que vibran no siempre generan un sonido audible por el oído; si la frecuencia de sus vibraciones es inferior a 16 Hz, generan infrasonido, y si es más de 20 kHz, entonces ultrasonido.
Ultrasonido e infrasonido: desde el punto de vista de la física, las mismas vibraciones elásticas del medio que el sonido ordinario, pero el oído no puede percibirlas, ya que estas frecuencias están demasiado lejos de la frecuencia de resonancia del tímpano (la membrana simplemente no puede vibrar con tal frecuencia).
Los sonidos de alta frecuencia se sienten más delgados, los de baja frecuencia más graves.
Si un sistema oscilante realiza oscilaciones armónicas de una frecuencia, entonces su sonido se llama tono limpio... Por lo general, las fuentes de sonido emiten sonidos de varias frecuencias a la vez; luego, la frecuencia más baja se llama tono básico y el resto se llaman matices... Los armónicos definen timbre Sonido: es gracias a ellos que podemos distinguir fácilmente un piano de un violín, incluso cuando tienen la misma frecuencia fundamental.
Volumen El sonido es una sensación subjetiva que le permite comparar los sonidos como "más fuertes" y "menos fuertes". El volumen depende de muchos factores: frecuencia, duración, características individuales oyente. Pero sobre todo, depende de la presión del sonido, que está directamente relacionada con la amplitud de las vibraciones del objeto que emite el sonido.
La unidad de medida de la sonoridad se llama sueño.
En problemas prácticos, una cantidad llamada nivel de volumen o nivel de presión de sonido... Este valor se mide en belach [B] o, más a menudo, en decibeles [dB].
Este valor depende logarítmicamente de la presión sonora, es decir, un aumento de presión de 10 veces aumenta el nivel de volumen en 1 dB.
El sonido de un periódico volteando es de unos 20 dB, un despertador es de 80 dB, el sonido de un avión despegando es de 100-120 dB (al borde del dolor).
Uno de usos inusuales el sonido (más precisamente, el ultrasonido) es ecolocalización... Puede hacer un sonido y medir el tiempo después del cual vendrá el eco. Cuanto mayor sea la distancia al obstáculo, mayor será la demora. Por lo general, este método de medir distancias se usa bajo el agua, pero los murciélagos lo usan directamente en el aire.
La distancia de ecolocalización se determina de la siguiente manera:
2r = vt, donde v es la velocidad del sonido en el medio, t es el tiempo de retardo antes del eco, r es la distancia al obstáculo.
Hay tantos a nuestro alrededor fuentes de sonido: instrumentos musicales y técnicos, cuerdas vocales humanas, olas del mar, viento y otros. Sonido o no ondas sonoras- este es vibraciones mecanicas entornos con frecuencias de 16 Hz a 20 kHz(ver § 11-a).
Considere la experiencia. Colocando el despertador sobre una almohada debajo de la campana bomba de aire, notaremos: el tic-tac se volverá más silencioso, pero seguirá siendo audible. Habiendo bombeado el aire de debajo de la campana, dejaremos de escuchar el sonido en absoluto. Esta experiencia confirma que el sonido viaja a través del aire y no en el vacío.
La velocidad del sonido en el aire es relativamente alta: se encuentra en el rango de 300 m / sa –50 ° С a 360 m / sa + 50 ° С. Esto es 1,5 veces más que la velocidad de los aviones de pasajeros. En los líquidos, el sonido viaja mucho más rápido y en los sólidos incluso más rápido. En un riel de acero, por ejemplo, la velocidad del sonido es »5000 m / s.
Observe los gráficos de las fluctuaciones de la presión del aire cerca de la boca de una persona que canta los sonidos "A" y "O". Como puede ver, las oscilaciones son complejas y consisten en varias oscilaciones superpuestas entre sí. Al mismo tiempo, se puede ver claramente vibraciones básicas, cuya frecuencia es casi independiente del sonido pronunciado. Para voz masculina esto es aproximadamente 200 Hz, para la hembra es 300 Hz.
l máx = 360 m / s: 200 Hz "2 m, l min = 300 m / s: 300 Hz" 1 m.
Entonces, la longitud de onda del sonido de una voz depende de la temperatura del aire y de la frecuencia fundamental de la voz. Recordando nuestro conocimiento de la difracción, entenderemos por qué las voces de las personas se escuchan en el bosque, incluso si están oscurecidas por los árboles: los sonidos con longitudes de onda de 1 a 2 m rodean fácilmente los troncos de los árboles, cuyo diámetro es inferior a un metro.
Realicemos un experimento que confirme que las fuentes del sonido son efectivamente cuerpos vibrantes.
Tomemos el dispositivo tenedor- Tirachinas de metal montada en una caja sin pared frontal para una mejor emisión de ondas sonoras. Si golpea los extremos de la honda del diapasón con un martillo, hará un sonido "claro" llamado tono musical(por ejemplo, la nota "A" de la primera octava con una frecuencia de 440 Hz). Muevamos el diapasón que suena a una bola liviana en un hilo, e inmediatamente rebotará hacia un lado. Esto se debe precisamente a las frecuentes vibraciones de los extremos del tirachinas del diapasón.
Las razones de las que depende la frecuencia de las vibraciones corporales son su elasticidad y tamaño. Cuanto mayor sea el tamaño del cuerpo, menor será la frecuencia. Por lo tanto, por ejemplo, los elefantes con cuerdas vocales grandes emiten sonidos de baja frecuencia (bajo) y los ratones, cuyas cuerdas vocales son mucho más pequeñas, emiten sonidos de alta frecuencia (chirrido).
No solo el sonido del cuerpo depende de la elasticidad y el tamaño, sino también de cómo captará los sonidos y responderá a ellos. El fenómeno de un fuerte aumento en la amplitud de las oscilaciones cuando la frecuencia de la influencia externa coincide con la frecuencia natural del cuerpo se llama resonancia (Latín "razonablemente" - respondo). Hagamos un experimento para observar la resonancia.
Colocamos dos diapasones idénticos uno al lado del otro, girándolos uno hacia el otro en aquellos lados de las cajas donde no hay paredes. Golpeemos el diapasón izquierdo con un martillo. En un segundo, lo ahogaremos con nuestra mano. Escucharemos que suena el segundo diapasón, que no golpeamos. Dicen que el diapasón correcto resuena, es decir, captura la energía de las ondas sonoras del diapasón izquierdo, como resultado de lo cual aumenta la amplitud de las vibraciones naturales.
Una lección integrada de física, música e informática.
El propósito de la lección:
Familiarizar a los estudiantes con el concepto de "sonido", las características del sonido; le enseñará a distinguir los sonidos por volumen, timbre, le mostrará cómo estas características se relacionan con la frecuencia y amplitud de las oscilaciones; mostrar la conexión entre la física y la música.
Objetivo
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Avance:
Grado 9. Lección 36
Fuentes de sonido. Vibraciones sonoras... Resolviendo problemas.
El propósito de la lección: Familiarizar a los estudiantes con el concepto de "sonido", las características del sonido; enseñar a distinguir sonidos por volumen, tono, timbre; mostrar cómo estas características se relacionan con la frecuencia y amplitud de las oscilaciones; mostrar la conexión entre la física y la música.
Durante las clases.
- Organizar el tiempo.
- Actualización de conocimientos.
Diapositiva 1
- Encuesta frontal
1. ¿Qué son las ondas mecánicas?
2. ¿Cuáles son los dos tipos de ondas mecánicas?
3. ¿Qué es período, frecuencia, longitud de onda, velocidad de onda? ¿Cuál es la conexión entre ellos?
- Trabajo independiente.
3. Aprendizaje de material nuevo.
Maestro. En las lecciones anteriores, comenzamos a estudiar las ondas mecánicas para familiarizarnos con ondas electromagnéticas... Aunque tienen diferentes nombres, diferente naturaleza física, se describen mediante los mismos parámetros y ecuaciones. Hoy nos familiarizaremos con otra especie. ondas mecánicas... Escribirás su nombre después de que decidas tarea lógica(El método para resolver estos problemas se llama "lluvia de ideas").
Los ingleses cuentan una historia: “El diablo atrapó a tres viajeros y accedió a dejarlos ir si le pedían una tarea imposible. Uno pidió que el árbol en crecimiento se dorara, el otro para que el río fluyera de regreso. Maldita sea, en broma, se las arregló y se llevó las almas de ambos viajeros. Queda un tercer viajero ... ”Chicos, pónganse en el lugar de este viajero y ofrézcanle al diablo una tarea imposible. (Se ofrecen diferentes versiones.) "... Y el tercero silbó y dijo:" ¡Cosa un botón a esto! " - y el diablo fue avergonzado ".
¿Qué es el silbato?
Estudiantes. Sonido.
Diapositiva 2 (tema de la lección)
Diapositiva 3
El mundo de los sonidos es tan diverso
Rico, hermoso, diverso,
Pero todos estamos atormentados por la pregunta
De donde vienen los sonidos
¿Que nuestros oídos se deleitan en todas partes?
Es hora de pensar en serio.
1. La naturaleza del sonido. Condiciones para la existencia del sonido.
Maestro. Vivimos en un mundo de sonidos que nos permiten recibir información sobre lo que sucede a nuestro alrededor.
Tratando de susurrar trozos de carteles
Intenta gritar el hierro de los tejados,
Y el agua intenta cantar en las tuberías
Y así los cables zumban impotentes ...
K. Ya Vanshenkin.
¿Qué es el sonido? ¿Cómo puedes obtenerlo? Los físicos responden a todas estas preguntas.
Diapositiva 4
Qué es la acústica.
La acústica es una rama de la física que se ocupa del estudio del sonido, sus propiedades y los fenómenos sonoros.
Las ondas sonoras transportan energía que, al igual que otras formas de energía, pueden ser utilizadas por los humanos. Pero lo principal es una gran variedad medios expresivos poseído por el habla y la música. Desde la antigüedad, los sonidos han servido a las personas como un medio de comunicación y comunicación entre ellos, un medio para conocer el mundo y dominar los secretos de la naturaleza. Los sonidos son nuestros compañeros constantes. Afectan a una persona de diferentes formas: deleitan e irritan, pacifican y dan fuerza, acarician el oído y asustan con su sorpresa. (La grabación de "Rostov Calls" está activada).
Sonaron las famosas campanas del campanario de cuatro arcos, construido en 1682-1687. en la ciudad de Rostov el Grande, la ciudad gloriosa del pasado. El timbre de Rostov es realizado por cinco campaneros, y dos personas balancean la lengua de la campana más grande "Sysoya". Se disponen trece campanas en fila. Los campaneros se paran de tal manera que se vean y se pongan de acuerdo en el tiempo.
Desde la antigüedad Campana sonando acompañó la vida del pueblo. Veliky Novgorod, Pskov, Moscú han sido famosos durante mucho tiempo por sus campanas, pero no había una "orquesta" como en Rostov en ninguna parte. ¿Cuál es la causa del sonido?
Diapositiva 5
¿La razón del sonido? - vibración (vibraciones) de los cuerpos, aunque estas vibraciones a menudo son invisibles a nuestros ojos.
Fuentes de sonido - Cuerpos oscilantes.
Sin embargo, no todos los cuerpos que vibran son fuentes de sonido. Asegurémonos de esto.
Experiencia 1. "Día de la desobediencia".
“¡No puedes hacer eso! ¡No haga clic en la regla! Ahora bien, si rompes la regla, ¿cómo vas a medir segmentos en matemáticas? " ¡Cuántas veces hemos escuchado esto en la escuela! Pero ahora tendremos un día de desobediencia. En esta experiencia, no solo está permitido, sino que debe hacer clic en la regla contra el borde de la mesa. Después de todo, ¡esto también es física!
Materiales: regla, mesa.
Secuenciación.
Coloque la regla sobre la mesa de modo que la mitad cuelgue sobre el borde de la mesa. El extremo que está sobre la mesa, presione firmemente con la mano, fijándolo en su lugar. Con la otra mano, levante el extremo libre de la regla (no muy fuerte para que no se rompa) y suéltelo. Escuche el zumbido resultante.
Ahora mueva la regla ligeramente para reducir la longitud de la parte sobresaliente. Doble y suelte la regla nuevamente. ¿Qué es el sonido? ¿Es el mismo que la última vez?
Explicación científica.
Como probablemente ya habrás adivinado, el zumbido es producido por la vibración de la parte de la regla que cuelga sobre el borde de la mesa. La parte que está presionada contra la mesa no puede vibrar y, por lo tanto, no emite ningún sonido. Cuanto más corto es el extremo vibrante de la regla, más alto se obtiene el sonido,cuanto más largo, más bajo es el sonido.
Diapositiva 6
El sonido es ondas elásticas mecánicaspropagarse en gases, líquidos, sólidos.
Ondas que evocan la sensación de sonido, confrecuencia de 16 Hz a 20.000 Hz
llamadas ondas sonoras (principalmente longitudinales).
Diapositiva 7
La propagación del sonido se puede comparar con la propagación de una onda en el agua. Solo el papel de una piedra arrojada al agua lo desempeña un cuerpo oscilante y, en lugar de la superficie del agua, las ondas sonoras se propagan en el aire. Cada vibración de la rama del diapasón crea un espesamiento y un vacío en el aire. La alternancia de tales condensaciones y descargas es la onda de sonido.
Diapositiva 8
Para escuchar el sonido requerido:
1. fuente de sonido;
2. el medio elástico entre él y la oreja;
3.Un cierto rango de frecuencias de vibración de la fuente de sonido, entre 16 Hz y 20 kHz,
4. el poder de las ondas sonoras suficiente para la percepción por el oído.
Diapositiva 9
Hay dos tipos de fuentes de sonido: artificial y natural, encuéntralas en acertijos:
Diapositivas 10-12
1. Volando más allá de tu oreja,
Me zumba: "No soy una mosca".
La nariz es larga
¿Quién lo matará?
Derramará su sangre.
(Mosquito).
3. Pequeña cantante en el bosque
vidas,
Limpia las plumas
(Pájaro).
4. Camina de un lado a otro,
Nunca se cansa.
A todo el que viene
Ella extiende su mano.
(Puerta).
5. Dos hermanos
Golpean en un fondo.
Pero no solo golpean
Cantan una canción juntos.
(Tambor).
6. Pastorea la vaca en el prado.
La dueña se fue
Colgando una campanita.
¿Qué es? ¡Adivinar!
(Campana).
6. En un triángulo de madera
Tiraron de tres hilos
Lo tomaron en sus manos, jugaron
Los propios pies empezaron a bailar.
(Balalaica).
8. El dispositivo es pequeño,
Pero tan asombroso.
Si mi amigo esta lejos
Me resulta fácil hablar con él.
(Teléfono).
Los sonidos musicales son emitidos por varios instrumentos musicales. Las fuentes de sonido en ellos son diferentes, por lo que los instrumentos musicales se dividen en varios grupos:
Diapositivas 13-16
- Percusión: panderetas, tambores, xilófonos, etc. (Aquí el material estirado, placas de metal, etc., fluctúan al golpear un palo o una mano);
- Vientos: flautas, trompas y fanfarrias, clarinetes, trompas, tubos (vibraciones de la columna de aire dentro del instrumento
- Cuerdas: violín, guitarra, etc..
- Teclados: pianos, clavecines (las vibraciones de las cuerdas se producen aquí al golpearlas con martillos);
Así, según la acción que se produzca sobre nosotros, todos los sonidos se dividen en dos grupos: sonidos musicales y ruidos. ¿En qué se diferencian entre sí?
La distinción entre música y ruido es difícil de distinguir, ya que lo que puede sonar como música para uno puede ser simplemente ruido para otro. Algunos consideran que la ópera es completamente no musical, mientras que otros, por el contrario, ven el límite de la perfección en la música. El relincho de los caballos o el crujido de un carro cargado de madera puede ser un ruido para la mayoría de la gente, pero una música para un comerciante de madera. Para los padres amorosos, el llanto de un bebé recién nacido puede parecer música; para otros, esos sonidos son solo ruido.
Sin embargo, la mayoría de la gente estaría de acuerdo en que los sonidos que emanan de las cuerdas vibrantes, las lengüetas, el diapasón y las cuerdas vocales vibrantes de un cantante son musicales. Pero si es así. ¿Qué es esencial para despertar un sonido o tono musical?
Nuestra experiencia muestra que es esencial para el sonido musical que las vibraciones se produzcan a intervalos regulares. Vibraciones de un diapasón, cuerdas, etc. tener tal carácter; vibraciones de trenes, vagones con madera, etc. ocurren a intervalos irregulares, irregulares, y los sonidos que hacen representan solo ruido. El ruido se diferencia de un tono musical en que no corresponde a ninguna frecuencia de vibración en particular y, por lo tanto, a un tono específico. Hay vibraciones de varias frecuencias en el ruido. Con el desarrollo de la industria y el transporte moderno de alta velocidad, nuevo problema- Control de ruido. Incluso hubo un nuevo concepto de "contaminación acústica" del medio ambiente.
Diapositiva 17 R. Rozhdestvensky dio una imagen muy precisa y amplia de la realidad actual:
Aeródromos,
Muelles y delantales,
Bosques sin pájaros y tierra sin agua ...
Naturaleza cada vez menos circundante,
Más - medio ambiente.
El ruido, especialmente de alta intensidad, no solo es molesto y agotador, sino que también puede perjudicar gravemente la salud.
La más peligrosa es la exposición prolongada a ruidos intensos en la audición de una persona, que puede provocar una pérdida auditiva parcial o total. Estadísticas médicas muestra que la pérdida auditiva en últimos años ocupa un lugar destacado en la estructura de las enfermedades profesionales y no tiene tendencia a disminuir.
Por tanto, es importante conocer las peculiaridades de la percepción del sonido humano, los niveles de ruido aceptables desde el punto de vista de garantizar la salud, alta productividad y comodidad, así como los medios y métodos de control del ruido.
El impacto negativo del ruido en una persona y su protección.
Efectos nocivos del ruido en el cuerpo humano.
Diapositiva 18
Manifestación efectos dañinos el ruido en el cuerpo humano es muy diverso.
Exposición prolongada a ruidos intensos(por encima de 80 dB) a la audición de una persona conduce a su pérdida parcial o total. Dependiendo de la duración e intensidad de la exposición al ruido se produce una disminución mayor o menor de la sensibilidad de los órganos auditivos, que se expresa por un desplazamiento temporal del umbral auditivo, que desaparece al finalizar la exposición al ruido, y con un largo duración y (o) intensidad del ruido, irreversiblepérdida de audición (pérdida de audición)caracterizado por un cambio constante en el umbral de audición.
Existen los siguientes grados de pérdida auditiva:
Diapositiva 19
- Grado I (pérdida de audición leve): la pérdida de audición en el rango de frecuencia del habla es de 10 a 20 dB, a una frecuencia de 4000 Hz a 20 a 60 dB;
- Grado II (pérdida auditiva moderada): la pérdida auditiva en el rango de frecuencia del habla es de 21 a 30 dB, a una frecuencia de 4000 Hz a 20 a 65 dB;
- III grado (pérdida auditiva significativa): la pérdida auditiva en el rango de frecuencia del habla es de 31 dB o más, a una frecuencia de 4000 Hz - 20 - 78 dB.
El efecto del ruido en el cuerpo humano no se limita al efecto en el órgano de la audición.... A través de las fibras de los nervios auditivos, la irritación por ruido se transmite a los sistemas nerviosos central y autónomo, y a través de ellos afecta a los órganos internos, provocando cambios significativos en el estado funcional del cuerpo, afecta condición mental una persona, provocando sentimientos de ansiedad e irritación. Una persona expuesta a un ruido intenso (más de 80 dB), en promedio, gasta entre un 10 y un 20% más de esfuerzos físicos y neuropsíquicos para mantener la salida lograda por él en un nivel de sonido por debajo de 70 dB. Se ha establecido un aumento del 10-15% en la morbilidad general de los trabajadores en industrias ruidosas. El efecto sobre el sistema nervioso autónomo se manifiesta incluso a niveles de sonido bajos (40 - 70 dB). De las reacciones autonómicas, la más pronunciada es la violación de la circulación periférica debido al estrechamiento de los capilares. piel y membranas mucosas, así como un aumento de la presión arterial (a niveles sonoros superiores a 85 dB).
El impacto del ruido en el sistema nervioso central causa un aumento en el período latente (latente) de la reacción motora visual, conduce a una movilidad alterada de los procesos nerviosos, cambios en los parámetros electroencefalográficos, interrumpe la actividad bioeléctrica del cerebro con la manifestación de cambios funcionales en el cuerpo (ya con un ruido de 50-60 dB), cambia significativamente los biopotenciales del cerebro, su dinámica, provoca cambios bioquímicos en las estructuras del cerebro.
Con impulsos y ruidos irregularesaumenta la exposición al ruido.
Cambios en el estado funcional central y vegetativo. sistema nervioso ocurren mucho antes y con niveles de ruido más bajos que una disminución en la sensibilidad auditiva.
Diapositiva 20
Actualmente, el "mareo por ruido" se caracteriza por un complejo de síntomas:
- disminución de la sensibilidad auditiva;
- un cambio en la función de la digestión, expresado en una disminución de la acidez;
- insuficiencia cardiovascular;
- trastornos neuroendocrinos.
Quienes trabajan en condiciones de exposición prolongada al ruido experimentan irritabilidad, dolores de cabeza, mareos, pérdida de memoria, aumento de la fatiga, disminución del apetito, dolor de oído, etc. La exposición al ruido puede provocar cambios negativos estado emocional persona, incluso estresante. Todo esto reduce la capacidad de trabajo y la productividad, la calidad y la seguridad del trabajo de una persona. Se encontró que cuando el trabajo requiere mayor atención, con un aumento en el nivel de sonido de 70 a 90 dB, la productividad laboral disminuye en un 20%.
Diapositiva 21 (Películas digitales sobre drogas)
Diapositiva 22
Ultrasonidos ( más de 20.000 Hz) también causan daños auditivos, aunque el oído humano no responde a ellos. Potentes efectos de ultrasonido células nerviosas cerebro y médula espinal, provoca una sensación de ardor en el conducto auditivo externo y náuseas.
No menos peligrosos son infrasónico exposición a vibraciones acústicas (menos de 20 Hz). Con suficiente intensidad, los infrasonidos pueden afectar el aparato vestibular, reduciendo la sensibilidad auditiva y aumentando la fatiga e irritabilidad, y conducir a una coordinación deficiente. Un papel especial Oscilaciones de infra-frecuencia con una frecuencia de juego de 7 Hz. Como resultado de su coincidencia con la frecuencia natural del ritmo alfa del cerebro, no solo se observan deficiencias auditivas, sino que también pueden ocurrir hemorragias internas. Infrasonidos (6 8 Hz) puede provocar un deterioro de la actividad cardíaca y la circulación sanguínea.
Diapositivas 23-24
CONSERVACIÓN AUDITIVA
Tape sus oídos pulgares, dedos indices Coloque suavemente sobre los párpados de los ojos cerrados. Los dedos medios aprietan las fosas nasales. Dedos sin nombre y ambos meñiques descansan sobre los labios, que se doblan en un tubo y se extienden hacia adelante. Respire suavemente por la boca para que sus mejillas se inflen. Después de inhalar, incline la cabeza y contenga la respiración. Luego levante lentamente la cabeza, abra los ojos y exhale por la nariz.
2. El ejercicio "Árbol" para el silencio es muy sencillo.Es posible hablar solo en el caso de una pregunta directa formulada en la forma correcta. Preguntas: "Bueno, ¿cómo?", "¿Qué eres?", "Fui, ¿o qué?" - no funcionan. Después de un tiempo, el interrogador comienza a sentirse como un provocador mezquino y con su pregunta: "¿A qué hora ¿verdad? ”- se comprende a sí mismo. Y hay silencio. El ejercicio ayuda a conservar la energía, agudizar la audición y agudizar la concentración.
El propósito de la lección: Forme una idea del sonido.
Objetivos de la lección:
Educativo:
- crear condiciones para mejorar el conocimiento de los estudiantes sobre el sonido, obtenido en el estudio de las ciencias naturales,
- Contribuir a la ampliación y sistematización del conocimiento de los estudiantes sobre el sonido.
Desarrollando:
- Continuar desarrollando la capacidad de aplicar el conocimiento y la experiencia personal en Diferentes situaciones,
- Contribuir al desarrollo del pensamiento, análisis de los conocimientos adquiridos, destacando lo principal, la generalización y sistematización.
Educativo:
- Contribuir a la formación de una actitud respetuosa con usted mismo y con los demás.
- Promover la formación de humanidad, bondad, responsabilidad.
Tipo de lección: revelando el contenido.
Equipo: diapasón, bola en una cuerda, campana de aire, medidor de frecuencia de lengüeta, un juego de discos con diferente número de dientes, una postal, una regla de metal, equipo multimedia, un disco con una presentación desarrollada por el profesor para esta lección.
Durante las clases
Entre los diversos movimientos vibracionales y ondulatorios que se encuentran en la naturaleza y la tecnología, especialmente esencial en la vida humana tienen vibraciones y ondas sonoras, y solo sonidos. V La vida cotidiana- estas son, con mayor frecuencia, ondas que se propagan en el aire. Se sabe que el sonido se propaga en otros medios elásticos: en el suelo, en los metales. Habiéndose sumergido de cabeza en el agua, puede escuchar claramente el sonido del motor de un bote que se acerca desde la distancia. Durante el asedio, se colocaron "oyentes" en las murallas de la fortaleza, que vigilaban movimiento de tierras enemigo. A veces eran personas ciegas cuyo oído era especialmente agudo. Por los sonidos transmitidos en la Tierra, por ejemplo, se descubrió a tiempo la madriguera del enemigo en las paredes del monasterio de Zagorsk. Debido a la presencia de un órgano auditivo en una persona, recibe una gran y variada información del entorno con la ayuda de sonidos. El habla humana también se lleva a cabo a través de sonidos.
Ante usted, sobre la mesa, hay hojas de trabajo con líneas del trabajo de Charles Dickens "El grillo detrás del hogar". Cada uno debe enfatizar las palabras que expresan el sonido.
Opción 1
- El asustado cortacésped recobró el sentido sólo cuando el reloj dejó de temblar y el rechinar y el ruido metálico de las cadenas y los pesos finalmente cesó. No es de extrañar que estuviera tan agitado: después de todo, este reloj huesudo y traqueteante no es un reloj, ¡sino un simple esqueleto! - son capaces de ponerse al día con el miedo cuando empiezan a romperse huesos ...
- .... Entonces, ojo, la tetera y decidió pasar una agradable velada. Algo gorgoteó incontrolablemente en su garganta, y ya comenzó a emitir un resoplido abrupto y sonoro, que cortó de inmediato, como si aún no decidiera finalmente si ahora debía mostrarse como un tipo amigable. Luego, después de dos o tres vanos intentos de sofocar el deseo de sociabilidad en sí mismo, arrojó toda su tristeza, toda su moderación y estalló en una canción tan acogedora, tan alegre que ningún ruiseñor llorón podría seguirle ...
- … La tetera cantó su canción con tanta alegría y alegría que todo su cuerpo de hierro tarareó y rebotó sobre el fuego; e incluso la tapa misma comenzó a bailar como un jig y golpear la tetera (rechinando, haciendo ruido, traqueteando, haciendo clic, resoplando, cantando, chorreando, cantando, tarareando, golpeando).
Opcion 2:
- Aquí, si quieres, ¡el grillo realmente comenzó a hacer eco de la tetera! Cogió el coro tan fuerte en su propio estado de ánimo: ¡pavonearse, pavonearse, pavonearse! - su voz era tan sorprendentemente desproporcionada a su altura en comparación con la tetera que si estallara inmediatamente como una pistola con una carga excesivamente grande, le parecería un final natural e inevitable, por el que él mismo se estaba esforzando con todas sus fuerzas. ...
- .... La tetera ya no tenía que cantar solo. Continuó desempeñando su papel con incansable celo, pero el grillo asumió el papel del primer violín y lo mantuvo. ¡Dios mío, cómo gorjeaba! Su voz fina, aguda y penetrante resonó por toda la casa y, probablemente, incluso centelleó como una estrella en la oscuridad más allá de las paredes. A veces, con los sonidos más fuertes, de repente dejaba escapar un trino tan indescriptible que involuntariamente parecía: él mismo saltó alto en un estallido de inspiración y luego volvió a caer sobre sus pies. Sin embargo, cantaron en completa armonía, y el grillo y la tetera ... El tema de la canción siguió siendo el mismo, y compitiendo, cantaron cada vez más fuerte. (fuerte, coro, traste chirriante - rasgueo, rasgueo, rasgueo, ráfaga, solo, chirrido, agudo, voz chillona, sonó, sonidos fuertes, trino, cantó, canciones, cantó, más fuerte)
Vivimos en un mundo de sonidos. La rama de la física que estudia los fenómenos sonoros se llama acústica. (diapositiva 1).
Las fuentes de sonido son cuerpos vibrantes (diapositiva 2).
"Todo lo que suena necesariamente vibra, pero no todo lo que vibra suena".
A continuación se muestran algunos ejemplos de cuerpos oscilantes pero no sonoros. Frecuencímetro de lenguas, long line. ¿Qué ejemplos puedes dar? (una rama en el viento, un flotador en el agua, etc.)
Acortemos la regla y escuchemos el sonido. La campana de aire también emite sonidos. Demostremos que el cuerpo sonoro vibra. Para ello cogemos un diapasón. Un diapasón es una varilla arqueada unida a un soporte, golpéala con un mazo de goma. Llevando el diapasón que suena a una pequeña bola que cuelga de un hilo, veremos que la bola se desvía.
Si sostenemos un diapasón que suena sobre el cristal cubierto de hollín, veremos un gráfico de las oscilaciones del diapasón. ¿Cómo se llama ese horario? ( el diapasón vibra armónicamente)
Las fuentes de sonido pueden ser líquidos e incluso gases. El aire zumba en la chimenea y el agua canta en las tuberías.
¿Qué ejemplos de fuentes de sonido puede dar? ( relojes mecanicos, hervidor de agua hirviendo, sonido del motor)
Cuando un cuerpo suena, vibra, sus vibraciones se transmiten a las partículas de aire cercanas, que comienzan a vibrar y transmiten vibraciones a las partículas vecinas, y estas, a su vez, transmiten vibraciones aún más. Como resultado, las ondas de sonido se generan y se propagan en el aire.
La onda de sonido es una zona de compresión y descarga. medio elástico(aire), onda de sonido - onda longitudinal (diapositiva 3).
Percibimos el sonido gracias a nuestro órgano auditivo: el oído.
(Uno de los estudiantes cuenta cómo sucede esto) (diapositiva 4).
(Otro estudiante habla sobre los peligros de los auriculares.)
“Después de estudiar el comportamiento de los jóvenes en el metro de Moscú durante dos meses, los expertos llegaron a la conclusión de que en el metro de Moscú cada 8 de cada 10 usuarios activos de dispositivos electrónicos portátiles escuchan música. A modo de comparación: a una intensidad de sonido de 160 decibeles, los tímpanos se deforman. La potencia de sonido que reproducen los jugadores a través de los auriculares es de 110-120 decibeles. Por lo tanto, los oídos de una persona están expuestos a un efecto igual al que se ejerce sobre una persona a 10 metros de un motor a reacción rugiente. Si se ejerce tal presión sobre los tímpanos todos los días, una persona corre el riesgo de padecer sordera. "En los últimos cinco años, los hombres y mujeres jóvenes han comenzado a asistir a la recepción con más frecuencia", dijo la otorrinolaringóloga de NI Kristina Anankina. "Todos quieren estar a la moda, escuchar música constantemente. Sin embargo, la exposición prolongada a música alta simplemente mata el oído ". Si después de un concierto de rock el cuerpo necesita varios días para recuperarse, entonces con un ataque diario en los oídos, no queda tiempo para poner en orden la audición. El sistema auditivo deja de percibir altas frecuencias. "Cualquier ruido con una intensidad de más de 80 decibeles afecta negativamente al oído interno", dice Vasily Korvyakov, Ph.D. La vibración en el metro también empeora, lo que también afecta negativamente la estructura del En combinación, estos dos factores provocan una pérdida de audición aguda. Su principal peligro es que ocurre literalmente de la noche a la mañana, pero es muy problemático curarla ". El ruido hace que las células ciliadas de nuestro oído mueran, que son las responsables de transmitir las señales sonoras al cerebro. Y la medicina aún no ha encontrado una forma de restaurar estas células ".
El oído humano percibe vibraciones con una frecuencia de 16 a 20 000 Hz. Todo lo que miente hasta 16 Hz es infrasonido, que después de 20.000 Hz - ultrasonido (diapositiva 6).
Ahora escucharemos el rango de 20 a 20,000 Hz, y cada uno de ustedes determinará su propio umbral de audición. (diapositiva 5).(Para el generador, consulte el Apéndice 2)
Muchos animales escuchan infra y ultra-sonidos. Discurso del estudiante (diapositiva 6).
Las ondas sonoras se propagan en cuerpos sólidos, líquidos y gaseosos, pero no pueden propagarse en espacios sin aire.
Las mediciones muestran que la velocidad del sonido en el aire a 00C y normal presión atmosférica es igual a 332 m / s. A medida que aumenta la temperatura, aumenta la velocidad. Para las tareas, tomamos 340 m / s.
(Uno de los estudiantes resuelve el problema).
Tarea. La velocidad del sonido en hierro fundido fue determinada por primera vez por el científico francés Biot de la siguiente manera. En un extremo tubo de hierro fundido golpeó la campana, en el otro extremo el observador escuchó dos sonidos: primero, uno que venía a través del hierro fundido, y, después de un rato, el segundo que venía por el aire. La longitud de la tubería es de 930 metros, el intervalo de tiempo entre la propagación de los sonidos fue igual a 2,5 s. Encuentre la velocidad del sonido en hierro fundido a partir de estos datos. La velocidad del sonido en el aire es de 340 m / s ( Respuesta: 3950 m / s).
Velocidad del sonido en varios entornos. (diapositiva 7).
Los cuerpos blandos y porosos son malos conductores de sonido. Para proteger cualquier habitación de la penetración de sonidos extraños, las paredes, el piso y el techo se colocan con capas de materiales que absorben el sonido. Dichos materiales son: fieltro, corcho prensado, piedras porosas, plomo. Las ondas sonoras en tales capas se desintegran rápidamente.
Vemos lo diverso que es el sonido, lo caracterizaremos.
El sonido emitido por un cuerpo que vibra armoniosamente se llama tono musical. Cada tono musical (do, re, mi, fa, sol, la, si) corresponde a una cierta longitud y frecuencia de la onda sonora (diapositiva 8).
Nuestro diapasón tiene un tono de 440 Hz.
El ruido es una mezcla caótica de sonidos armónicos.
Los sonidos musicales (tonos) se caracterizan por el volumen y el tono, el timbre.
Un golpe débil en el vástago del diapasón provocará vibraciones con una pequeña amplitud, escucharemos un sonido suave.
Un impacto fuerte provocará vibraciones con mayor amplitud, escucharemos un sonido fuerte.
El volumen del sonido está determinado por la amplitud de las oscilaciones en la onda de sonido. (diapositiva 9).
Ahora rotaré 4 discos con cantidad diferente dientes. Tocaré estas puntas con una postal. Con un disco con dientes grandes, la postal oscila con más frecuencia y el sonido es más alto. Con un disco con menos dientes, la postal se bambolea menos y el sonido es más bajo.
El tono está determinado por la frecuencia de las vibraciones del sonido. Cuanto mayor sea la frecuencia, mayor será el sonido. (diapositiva 10)
Nota de soprano humana más alta alrededor de 1300 Hz
La nota de bajo humano más baja es de unos 80 Hz.
¿Quién tiene un tono más alto en un mosquito o un abejorro? ¿Qué piensas, quién bate sus alas con más frecuencia que un mosquito o un abejorro?
El timbre del sonido es una especie de color del sonido, mediante el cual distinguimos las voces de las personas. varios instrumentos (diapositiva 11).
Cualquier sonido musical complejo consta de una serie de sonidos armónicos simples. El más bajo es el principal. El resto es mayor que él en un número entero de veces, por ejemplo, 2 o 3-4 veces. Se llaman armónicos. Cuantos más matices se mezclen con el tono principal, más rico será el sonido. Los matices altos dan al timbre "brillo" y "brillo" y "metalicidad". Los bajos dan "poder" y "jugosidad". AG Stoletov escribió: "Los tonos simples que tenemos de nuestros diapasones no se utilizan en la música, son tan frescos e insípidos como el agua destilada".
Fondeo
- ¿Cómo se llama la enseñanza sobre el sonido?
- Se produjo una violenta explosión en la luna. Por ejemplo, una erupción volcánica. ¿Lo escucharemos en la Tierra?
- ¿Las cuerdas vocales vibran con menos frecuencia en una persona que canta en bajo o tenor?
- La mayoría de los insectos emiten sonidos cuando vuelan. ¿Qué lo causó?
- ¿Cómo podía la gente hablar en la luna?
- ¿Por qué se golpean al revisar las ruedas de los vagones durante una parada de tren?
Tarea:§34-38. Ejercicio 30 (No. 2, 3).
Literatura
- Curso de física, Parte II, para la escuela secundaria / Peryshkin A.V. - M.: Educación, 1968 .-- 240p.
- Oscilaciones y ondas en la física de la escuela secundaria. Una guía para profesores / V.P. Orekhov. - M.: Educación, 1977 .-- 176p.
- Grillo detrás del hogar / Dickens Ch. - M.: Eksmo, 2003. - 640s.
Fuentes de sonido. Vibraciones sonoras
El hombre vive en el mundo de los sonidos. Para los humanos, el sonido es una fuente de información. Advierte a la gente sobre el peligro. Sonido en forma de música, el canto de los pájaros nos da placer. Nos complace escuchar a una persona con una voz agradable. Los sonidos son importantes no solo para los humanos, sino también para los animales, para los que una buena captura de sonido ayuda a sobrevivir.
SonidoSon ondas elásticas mecánicas que se propagan en gases, líquidos, sólidos, que son invisibles, pero percibidos por el oído humano (la onda afecta el tímpano del oído). La onda de sonido es onda longitudinal compresión y rarefacción.
Causa del sonido- vibraciones (vibraciones) de los cuerpos, aunque estas vibraciones a menudo son invisibles a nuestros ojos.
TENEDOR- este es Placa de metal en forma de U, cuyos extremos pueden vibrar después de ser golpeados. Publicado por diapasón el sonido es muy débil y solo se puede escuchar a corta distancia. Resonador - caja de madera, en el que se puede acoplar un diapasón, sirve para amplificar el sonido. En este caso, la radiación de sonido se produce no solo desde el diapasón, sino también desde la superficie del resonador. Sin embargo, la duración del sonido del diapasón en el resonador será más corta que sin él.
Si creamos un vacío, ¿distinguiremos entre sonidos? Robert Boyle en 1660 colocó el reloj en recipiente de vidrio... Después de evacuar el aire, no escuchó ningún sonido. La experiencia demuestra que El medio es necesario para la propagación del sonido..
El sonido también se puede propagar en medios líquidos y sólidos. El impacto de las piedras es claramente audible bajo el agua. Pon el reloj en un extremo tabla de madera... Al poner la oreja en el otro extremo, puede escuchar claramente el tic-tac del reloj.
La fuente del sonido son necesariamente los cuerpos oscilantes. Por ejemplo, una cuerda de guitarra no suena en su estado normal, pero tan pronto como la obligamos a oscilar, surge una onda sonora.
Sin embargo, la experiencia muestra que no todos los cuerpos oscilantes son una fuente de sonido. Por ejemplo, un peso suspendido de un hilo no emite ningún sonido. Fuentes de sonido- cuerpos físicos que oscilan, es decir tiemblan o vibran a una frecuencia de 16 a 20.000 veces por segundo. Tales ondas se llaman sonido.El cuerpo vibrante puede ser sólido, como una cuerda o la corteza terrestre, gaseoso, por ejemplo, un chorro de aire en un instrumentos musicales o líquido, como ondas de agua.
Las oscilaciones con una frecuencia inferior a 16 Hz se denominan infrasonido... Las oscilaciones con una frecuencia de más de 20.000 Hz se denominan ultrasonido.
Onda de sonido(vibraciones sonoras) son vibraciones mecánicas de moléculas de una sustancia (por ejemplo, aire) transmitidas en el espacio. Imaginemos cómo se propagan las ondas sonoras en el espacio. Como resultado de algunas perturbaciones (por ejemplo, como resultado de las vibraciones de un difusor de altavoz o una cuerda de guitarra) que provocan movimiento de aire y vibraciones en un determinado punto del espacio, se produce una caída de presión en este lugar, ya que el aire está comprimido. durante el movimiento, lo que provoca un exceso de presión que empuja las capas de aire circundantes. Estas capas se comprimen, lo que a su vez crea un exceso de presión nuevamente, afectando las capas de aire adyacentes. Entonces, como en una cadena, hay una transferencia de la perturbación inicial en el espacio de un punto a otro. Este proceso describe el mecanismo de propagación de una onda de sonido en el espacio. El cuerpo que crea la perturbación (vibraciones) del aire se llama fuente de sonido.
El concepto, familiar para todos nosotros, " sonido" significa solo un conjunto de vibraciones sonoras percibidas por el audífono de una persona. Hablaremos de qué vibraciones percibe una persona y cuáles no, hablaremos más adelante.
Características sonoras.
Las vibraciones sonoras, así como todas las vibraciones en general, como se conoce por la física, se caracterizan por su amplitud (intensidad), frecuencia y fase.
Una onda de sonido puede viajar a una amplia variedad de distancias. El fuego de los cañones se puede escuchar a 10-15 km, los caballos relinchan y los perros ladran, a 2-3 km, y los susurros están a solo unos metros de distancia. Estos sonidos se transmiten a través del aire. Pero no solo el aire puede ser conductor de sonido.
Al poner su oído en los rieles, puede escuchar el ruido de un tren que se acerca mucho antes y a una distancia mayor. Esto significa que el metal conduce el sonido más rápido y mejor que el aire. El agua también suena bien. Después de zambullirse en el agua, puede escuchar claramente cómo las piedras chocan entre sí, cómo los guijarros hacen ruido durante el oleaje.
La propiedad del agua (buena conducción del sonido) se usa ampliamente para el reconocimiento en el mar durante la guerra, así como para medir las profundidades del mar.
Una condición necesaria para la propagación de ondas sonoras es la presencia de un entorno material. En el vacío, las ondas sonoras no se propagan, ya que no hay partículas que transmitan la interacción desde la fuente de oscilaciones.
Por tanto, en la luna, debido a la falta de atmósfera, reina un completo silencio. Incluso la caída de un meteorito en su superficie no es audible para el observador.
Con respecto a las ondas sonoras, es muy importante mencionar la característica como la velocidad de propagación.
En cada entorno, el sonido viaja a una velocidad diferente.
La velocidad del sonido en el aire es de aproximadamente 340 m / s.
La velocidad del sonido en el agua es de 1500 m / s.
La velocidad del sonido en metales, en acero - 5000 m / s.
En aire caliente, la velocidad del sonido es mayor que en aire frío, lo que conduce a un cambio en la dirección de propagación del sonido.
Tono, timbre y volumen de sonido
Los sonidos son diferentes. Para caracterizar el sonido, se introducen valores especiales: sonoridad, tono y timbre del sonido.
El volumen del sonido depende de la amplitud de la vibración: cuanto mayor es la amplitud de la vibración, más fuerte es el sonido. Además, la percepción de nuestro oído del volumen del sonido depende de la frecuencia de las vibraciones en la onda sonora. Las ondas de frecuencia más alta se perciben como más fuertes.
La unidad de volumen del sonido es 1 Bel (en honor a Alexander Graham Bell, el inventor del teléfono). El volumen de un sonido es igual a 1 B si su potencia es 10 veces mayor que el umbral de audición.
En la práctica, la sonoridad se mide en decibelios (dB).
1 dB = 0,1B. 10 dB - susurro; 20-30 dB - norma de ruido en locales residenciales;
50 dB - conversación de volumen medio;
70 dB - ruido de máquina de escribir;
80 dB - ruido del motor de un camión en funcionamiento;
120 dB - ruido de un tractor en funcionamiento a una distancia de 1 m
130 dB es el umbral del dolor.
Los sonidos que superen los 180 dB pueden incluso provocar la rotura del tímpano.
Frecuencia de sonido La onda de sonido determina el tono. Cuanto mayor sea la frecuencia de vibración de la fuente de sonido, mayor será el sonido que emite. Las voces humanas se dividen en varios rangos de tono.
Suena de diferente x fuentes es una colección de oscilaciones armónicas de diferentes frecuencias. El componente es el másEl primer período (frecuencia más baja) se llama tono. El resto del sonido está en matices. El conjunto de estos componentes crea el colorku, el timbre del sonido. El conjunto de matices en las voces de diferentes personas es al menos levemente, pero diferente,esto determina el timbre específicamente a voz.
Según la leyenda, Pythago p todo sonidos musicales dispuestos en una fila, rompiendoesta fila en partes - octavas, - y
octava - en 12 partes (7 principalesnuevo y 5 semitonos). Hay 10 octavas en total, generalmente cuando se realizan obras musicales Se utilizan 7-8 octavas. Los sonidos con una frecuencia de más de 3000 Hz no se utilizan como tonos musicales, son demasiado ásperos y estridentes.