Nodarbības mērķis: Veidojiet priekšstatu par skaņu.
Nodarbības mērķi:
Izglītības:
- radīt apstākļus, lai pilnveidotu studentu zināšanas par skaņu, kas iegūtas dabaszinātņu studijās,
- veicināt studentu zināšanu par skaņu paplašināšanu un sistematizēšanu.
Attīstās:
- turpināt attīstīt spēju pielietot zināšanas un savu pieredzi dažādas situācijas,
- veicināt domāšanas attīstību, iegūto zināšanu analīzi, izceļot galveno, vispārināšanu un sistematizēšanu.
Izglītības:
- veicināt cieņu pret sevi un citiem,
- veicināt cilvēcības, labestības, atbildības veidošanos.
Nodarbības veids: atklāj saturu.
Aprīkojums: kamertonis, bumbiņa uz diega, gaisa zvans, niedru frekvences mērītājs, disku komplekts ar atšķirīgu zobu skaitu, pastkarte, metāla lineāls, multimediju aprīkojums, skolotājas izstrādāts prezentācijas disks šai stundai .
Nodarbību laikā
Starp dažādām svārstību un viļņu kustībām, kas sastopamas dabā un tehnoloģijās, jo īpaši nozīmi cilvēka dzīvē ir skaņas vibrācijas un viļņi, un tikai skaņas. IN Ikdiena- Tie visbiežāk ir viļņi, kas izplatās gaisā. Ir zināms, ka skaņa izplatās citās elastīgs medijs: zemē, metālos. Iegremdējot ar galvu ūdenī, jau no tālienes skaidri var dzirdēt tuvojošās laivas motora skaņu. Aplenkuma laikā cietokšņa sienās tika ievietoti “klausītāji”, kuri sekoja zemes darbi ienaidnieks. Dažreiz viņi bija akli, kuru dzirde bija īpaši akūta. Saskaņā ar skaņām, kas tika pārraidītas Zemē, piemēram, ienaidnieka graušana uz Zagorskas klostera sienām tika atklāta savlaicīgi. Sakarā ar cilvēka dzirdes orgāna klātbūtni viņš saņem no vidi ar palīdzību izklausās lieliska un daudzveidīga informācija. Cilvēka runa tiek veikta arī caur skaņām.
Jūsu priekšā uz galda ir darblapas ar rindām no Čārlza Dikensa grāmatas The Cricket Behind the Hearth. Katram no jums ir jāpasvītro tie vārdi, kas izsaka skaņu.
1 variants
- Izbiedētais pļāvējs nāca pie prāta tikai tad, kad pulkstenis zem viņa pārstāja trīcēt un beidzot apstājās to ķēžu un atsvaru grabēšana un šķindoņa. Nav brīnums, ka viņš bija tik sajūsmā: galu galā šis grabošais, kaulainais pulkstenis nav pulkstenis, bet gan vienkāršs skelets! - spēj iedvest bailes ikvienā, kad viņš sāk plaisāt kauli ...
- .... Tad, ņemiet vērā, tējkanna nolēma pavadīt patīkamu vakaru. Viņa kaklā kaut kas nevaldāmi rībēja, un viņš jau bija sācis izdvest saraustītu, skanīgu šņācienu, ko viņš tūlīt pat pārtrauca, it kā viņš vēl nebūtu galīgi izlēmis, vai viņam tagad vajadzētu parādīt sevi kā sabiedrisku biedru. Toreiz pēc diviem vai trim veltīgiem mēģinājumiem apslāpēt sevī vēlmi pēc sabiedriskuma, viņš atmeta visu savu drūmumu, visu atturību un ielauzās tik omulīgā, tik jautrā dziesmā, kam neviena raudoša lakstīgala nevarēja tikt līdzi. viņš....
- .... Tējkanna dziedāja savu dziesmu tik jautri un jautri, ka viss tā dzelzs ķermenis zumēja un atsitās pār uguni; un pat pats vāks sāka dejot kaut ko līdzīgu džigam un klauvēt pie tējkannas (slīpēšana, klakšķēšana, grabēšana, klikšķēšana, skanīga šņācēšana, dziedāšana, sprāgšana, dziedāšana, dūkoņa, klauvēšana).
2. iespēja:
- Šeit, ja vēlaties, krikets patiešām sāka atbalsot tējkannu! Viņš pacēla koru tik skaļi savā čirkstošā veidā — svītra, svītra, svītra! Viņa balss, salīdzinot ar tējkannu, bija tik satriecoši nesamērīga ar augumu, ka, ja viņš tūlīt uzsprāgtu kā ar pārāk lielu lādiņu pielādēts ierocis, tas jums šķitīs dabisks un neizbēgams beigas, uz kuru viņš pats centās ar visu savu spēku. varētu..
- .... Tējkannā vairs nebija jādzied solo. Viņš turpināja spēlēt savu lomu ar neatlaidīgu degsmi, bet krikets satvēra pirmās vijoles lomu un to saglabāja. Dievs, kā viņš čivināja! Viņa plānā, asā, caururbjošā balss skanēja pa visu māju un, iespējams, pat mirgoja kā zvaigzne tumsā aiz sienām. Reizēm pie visskaļākajām skaņām viņš pēkšņi izlaida tik neaprakstāmu trilu, ka neviļus šķita, ka viņš pats iedvesmas lēkmē lec augstu un pēc tam atkal nokrīt kājās. Neskatoties uz to, viņi dziedāja pilnīgā harmonijā, un krikets un tējkanna... Dziesmas tēma palika nemainīga, un, sacenšoties, viņi dziedāja arvien skaļāk un skaļāk. (skaļš, atturēšanās, čirkstēšanas režīms - strek, strek, strek, lauzts, solo, čivināts, asa, caururbjoša balss, zvans, skaļas skaņas, trīlis, dziedāja, dziesmas, dziedāja, skaļāk)
Mēs dzīvojam skaņu pasaulē. Fizikas nozari, kas pēta skaņas parādības, sauc par akustiku. (1. slaids).
Vibrējošie ķermeņi ir skaņas avoti. (2. slaids).
"Viss, kas skan, noteikti svārstās, bet ne viss, kas svārstās, skan."
Sniegsim svārstošu, bet neskanošu ķermeņu piemērus. Frekvences mērītāja niedres, garais lineāls. Kādus piemērus jūs varat dot? (zarot vējā, peldēt ūdenī utt.)
Saīsiniet lineālu un dzirdiet skaņu. Arī gaisa zvans rada skaņas. Pierādīsim, ka skanošais ķermenis svārstās. Lai to izdarītu, paņemiet kamertoni. Kaltondakša ir lokveida stienis, kas piestiprināts pie turētāja, mēs to sitam ar gumijas āmuru. Pienesot skanošu kamertoni uz mazas bumbiņas, kas karājas uz vītnes, mēs redzēsim, ka lode ir novirzījusies.
Ja ejam cauri ar sodrēju pārklātam stiklam ar skanošu kamertonu, mēs redzēsim kamertona vibrāciju grafiku. Kāds ir šādas diagrammas nosaukums? ( kamertonis rada harmoniskas vibrācijas)
Skaņas avoti var būt šķidri ķermeņi un pat gāzes. Dūmvadā dūc gaiss un caurulēs dzied ūdens.
Kādi ir daži skaņas avotu piemēri? ( mehāniskie pulksteņi, vāroša tējkanna, motora skaņa)
Kad ķermenis skan, tas vibrē, tā vibrācijas tiek pārnestas uz blakus esošajām gaisa daļiņām, kuras sāk vibrēt un pārraida vibrācijas blakus esošajām daļiņām, un tās savukārt pārraida vibrācijas tālāk. Tā rezultātā tiek radīti skaņas viļņi, kas izplatās gaisā.
Skaņas vilnis ir elastīgas vides (gaisa) saspiešanas un retināšanas zona, skaņas vilnis ir gareniskais vilnis (3. slaids).
Mēs uztveram skaņu caur mūsu dzirdes orgānu - ausi.
(Viens no studentiem stāsta, kā tas notiek) (4. slaids).
(Cits students stāsta par austiņu briesmām.)
“Divus mēnešus pētot jauniešu uzvedību metropoles metro, eksperti nonāca pie secinājuma, ka katrs 8 no 10 aktīvajiem portatīvo elektronisko ierīču lietotājiem Maskavas metro klausās mūziku. Salīdzinājumam: pie skaņas intensitātes 160 decibeliem bungādiņas deformējas. Skaņas jauda, ko atskaņotāji atveido caur austiņām, ir vienāda ar 110-120 decibeliem. Tādējādi trieciens uz cilvēka ausīm ir vienāds ar to, kas tiek iedarbināts uz cilvēku, kurš stāv 10 metrus no rūkojoša reaktīvā dzinēja. Ja šāds spiediens uz bungādiņām tiek izdarīts katru dienu, cilvēks riskē kļūt kurls. "Pēdējo piecu gadu laikā jauni puiši un meitenes ir sākuši biežāk ierasties uz pieņemšanu," sacīja otolaringoloģe Kristīna Anankina. "Viņi visi vēlas būt moderni, pastāvīgi klausīties mūziku. Taču ilgstoša skaļas mūzikas atskaņošana vienkārši nogalina dzirdi. ”. Ja pēc rokkoncerta organismam nepieciešamas vairākas dienas, lai atgūtos, tad ar ikdienas lēkmi ausīm, dzirdes savešanai laika neatliek. Dzirdes sistēma pārstāj uztvert augstas frekvences."Jebkurš troksnis, kura intensitāte pārsniedz 80 decibelus, negatīvi ietekmē iekšējo ausi," saka medicīnas zinātņu kandidāts, audiologs Vasilijs Korvjakovs. "Skaļa mūzika ietekmē šūnas, kas ir atbildīgas par skaņas uztveri, īpaši. ja uzbrukums nāk tieši no austiņām. Situācija "pasliktinās arī vibrācija metro, kas arī negatīvi ietekmē auss struktūru. Kopā šie divi faktori provocē akūtu dzirdes zudumu. Tā galvenā bīstamība ir tāda, ka tā nāk burtiski vienas nakts laikā bet to izārstēt ir ļoti problemātiski." Trokšņa iedarbības dēļ mūsu ausī izmirst matu šūnas, kas ir atbildīgas par skaņas signāla pārraidi uz smadzenēm. Un medicīna vēl nav atradusi veidu, kā atjaunot šīs šūnas.
Cilvēka auss uztver vibrācijas ar frekvenci 16-20000 Hz. Viss zem 16 Hz ir infraskaņa, viss pēc 20000 Hz ir ultraskaņa (6. slaids).
Tagad mēs klausīsimies diapazonā no 20 līdz 20000 Hz, un katrs no jums noteiks savu dzirdes slieksni (5. slaids).(Ģeneratoru skatīt 2. pielikumā)
Daudzi dzīvnieki dzird infra- un ultraskaņas. studentu sniegums (6. slaids).
Skaņas viļņi izplatās cietos, šķidros un gāzveida ķermeņos, bet nevar izplatīties vakuumā.
Mērījumi liecina, ka skaņas ātrums gaisā pie 0°C un normāls atmosfēras spiediens ir vienāds ar 332 m/s. Temperatūrai paaugstinoties, ātrums palielinās. Uzdevumiem ņemam 340 m/s.
(Viens no studentiem atrisina uzdevumu.)
Uzdevums. Skaņas ātrumu čugunā vispirms noteica franču zinātnieks Biots šādi. Vienā galā čuguna caurule tika nosists zvans, otrā galā novērotājs dzirdēja divas skaņas: pirmo, vienu, kas nāca caur čugunu, un pēc brīža otro, kas nāca pa gaisu. Caurules garums ir 930 metri, laika intervāls starp skaņu izplatīšanos izrādījās 2,5 s. No šiem datiem atrodiet skaņas ātrumu čugunā. Skaņas ātrums gaisā ir 340 m/s ( Atbilde: 3950 m/s).
Skaņas ātrums dažādās vidēs (7. slaids).
Mīkstie un poraini ķermeņi ir slikti skaņas vadītāji. Lai aizsargātu jebkuru telpu no svešu skaņu iekļūšanas, sienas, grīda un griesti ir izklāti ar skaņu absorbējošu materiālu slāņiem. Šādi materiāli ir: filcs, presēts korķis, poraini akmeņi, svins. Skaņas viļņi šādos starpslāņos strauji samazinās.
Mēs redzam, cik daudzveidīga ir skaņa, raksturosim to.
Skaņu, ko rada harmoniski vibrējošs ķermenis, sauc par mūzikas toni. Katrs mūzikas tonis (do, re, mi, fa, salt, la, si) atbilst noteiktam skaņas viļņa garumam un frekvencei (8. slaids).
Mūsu kamertonis ir tonis la, frekvence 440 Hz.
Troksnis ir haotisks harmonisku skaņu sajaukums.
Mūzikas skaņām (toņiem) raksturīgs skaļums un augstums, tembrs.
Vājš trieciens kamertonis kātam radīs nelielas amplitūdas svārstības, dzirdēsim klusu skaņu.
Spēcīgs sitiens radīs svārstības ar lielāku amplitūdu, dzirdēsim skaļu skaņu.
Skaņas skaļumu nosaka skaņas viļņa svārstību amplitūda (9. slaids).
Tagad izgriezīšu 4 diskus, kuriem ir dažāda summa zobiem. Es pieskaršos pastkartei šiem zobiem. Diskā ar lieliem zobiem pastkarte vibrē biežāk un skaņa ir augstāka. Diskam ar mazāk zobu pastkarte svārstās mazāk un skaņa ir zemāka.
Skaņas augstumu nosaka skaņas vibrāciju biežums. Jo augstāka frekvence, jo augstāka ir skaņa. (10. slaids)
Augstākā cilvēka soprāna nots ap 1300 Hz
Zemākā cilvēka nots ir bass ar aptuveni 80 Hz.
Kuram odā vai kamene ir augstāks tonis? Un kā jūs domājat, kurš biežāk plivina spārnus ods vai kamene.
Skaņas tembrs ir sava veida skaņas krāsojums, pēc kura mēs atšķiram cilvēku balsis. dažādi instrumenti (11. slaids).
Katra sarežģīta mūzikas skaņa sastāv no vienkāršu harmonisku skaņu sērijas. Zemākais no tiem ir galvenais. Pārējie ir par to veselu skaitu reižu augstāki, piemēram, 2 vai 3–4 reizes. Tos sauc par virstoņiem. Jo vairāk virstoņu ir sajaukts pamattonī, jo bagātāka būs skaņa. Augstas pieskaņas piešķir tembram "spožumu" un "spilgtumu" un "metāliskumu". Zemie dod "jaudu" un "sulīgumu". A.G. Stoletovs rakstīja: "Vienkāršos toņus, kas mums ir no kamertoniem, mūzikā neizmanto, tie ir tikpat neglīti un bezgaršīgi kā destilēts ūdens."
Noenkurošanās
- Kā sauc skaņas izpēti?
- Uz Mēness notika masīvs sprādziens. Piemēram, vulkāna izvirdums. Vai mēs to dzirdēsim uz Zemes?
- Vai basģitāras vai tenora dziedātāja balss saites vibrē retāk?
- Lielākā daļa kukaiņu izdod skaņas, kad tie lido. Kas to izraisa?
- Kā cilvēki varēja sazināties uz Mēness?
- Kāpēc tie tiek klabināti, pārbaudot vagonu riteņus vilciena apstāšanās laikā?
Mājasdarbs:§34-38. 30. vingrinājums (Nr. 2, 3).
Literatūra
- Fizikas kurss, II daļa, vidusskolai / Peryshkin A.V. – M.: Apgaismība, 1968. – 240lpp.
- Svārstības un viļņi fizikas kursā vidusskolai. Rokasgrāmata skolotājiem / Orekhov V.P. – M.: Apgaismība, 1977. – 176lpp.
- Krikets aiz pavarda / Dikenss Ch. - M .: Eksmo, 2003. - 640. gadi.
Skaņu rada mehāniskas vibrācijas elastīgos nesējos un ķermeņos, kuru frekvences ir diapazonā no 20 Hz līdz 20 kHz un kuras cilvēka auss spēj uztvert.
Attiecīgi mehāniskās vibrācijas ar norādītajām frekvencēm sauc par skaņas un akustiskām. nedzirdams mehāniskās vibrācijas frekvences, kas ir zem skaņas diapazona, sauc par infraskaņu, bet tās, kas ir virs skaņas diapazona, sauc par ultraskaņu.
Ja zem gaisa sūkņa zvana novieto skaņu korpusu, piemēram, elektrisko zvaniņu, tad, izsūknējot gaisu, skaņa kļūs arvien vājāka un, visbeidzot, pilnībā apstāsies. Vibrāciju pārraide no skanošā ķermeņa tiek veikta pa gaisu. Ņemiet vērā, ka savu vibrāciju laikā skanošais ķermenis savu vibrāciju laikā pārmaiņus saspiež gaisu, kas atrodas blakus ķermeņa virsmai, tad, gluži pretēji, rada šajā slānī retumu. Tādējādi skaņas izplatīšanās gaisā sākas ar gaisa blīvuma svārstībām oscilējoša ķermeņa virsmā.
muzikālais tonis. Skaļums un augstums
Skaņu, ko dzirdam, kad tās avots rada harmoniskas svārstības, sauc par mūzikas signālu vai, īsi sakot, toni.
Jebkurā mūzikas tonī pēc dzirdes varam atšķirt divas īpašības: skaļumu un augstumu.
Vienkāršākie novērojumi mūs pārliecina, ka jebkura noteiktā augstuma toni nosaka vibrāciju amplitūda. Pēc sitiena kamertonis skaņa pamazām norimst. Tas notiek kopā ar svārstību slāpēšanu, t.i. ar to amplitūdas samazināšanos. Stingrāk uzsitot kamertoni, t.i. piešķirot vibrācijām lielu amplitūdu, mēs dzirdēsim skaļāku skaņu nekā ar vāju triecienu. To pašu var novērot ar stīgu un vispār ar jebkuru skaņas avotu.
Ja ņemam vairākas dažāda izmēra kamertones, tad nebūs grūti tās sakārtot pēc auss pieaugošā soļa secībā. Tādējādi tie atradīsies arī pēc izmēra: lielākā kamertonis dod zemāko skaņu, mazākā - augstāko skaņu. Tādējādi piķi nosaka svārstību biežums. Jo augstāka ir frekvence un līdz ar to, jo īsāks ir svārstību periods, jo augstāku toni mēs dzirdam.
akustiskā rezonanse
Rezonanses parādības var novērot uz jebkuras frekvences mehāniskām vibrācijām, jo īpaši uz skaņas vibrācijām.
Mēs noliekam divas identiskas kamertonis blakus, pagriežot kārbu caurumus, uz kuriem tie ir uzstādīti, viens pret otru. Kastes ir vajadzīgas, jo tās pastiprina kamertonu skaņu. Tas ir saistīts ar rezonansi starp kamertonu un kastē esošajām gaisa kolonnām; tāpēc kastes sauc par rezonatoriem vai rezonanses kastēm.
Sasitīsim vienu no kamertoniem un tad ar pirkstiem apslāpēsim. Mēs dzirdēsim otrās kamertonis skaņu.
Ņemsim divas dažādas kamertones, t.i. ar dažādiem soļiem un atkārtojiet eksperimentu. Tagad katrs kamertons vairs nereaģēs uz citas kamertona skaņu.
Šo rezultātu nav grūti izskaidrot. Vienas kamertonis vibrācijas iedarbojas pa gaisu ar zināmu spēku uz otru kamertonu, liekot tai veikt savas piespiedu vibrācijas. Tā kā kamertonis 1 veic harmoniskas svārstības, tad spēks, kas iedarbojas uz kamertonu 2, mainīsies saskaņā ar harmonisko svārstību likumu ar 1. kamertonis frekvenci. Ja spēka frekvence ir atšķirīga, tad piespiedu svārstības būs tik vājas. ka mēs viņus nedzirdēsim.
Trokšņi
Mēs dzirdam muzikālu skaņu (notīti), kad svārstības ir periodiskas. Piemēram, šāda veida skaņu rada klavieru stīga. Ja nospiežat vairākus taustiņus vienlaikus, t.i. izskan vairākas notis, tad saglabāsies muzikālā skanējuma sajūta, bet skaidri iznāks atšķirība starp līdzskaņām (ausai patīkamām) un disonējošām (nepatīkamām) notīm. Izrādās, ka tās notis, kuru punkti ir mazu skaitļu attiecībās, sasaucas. Piemēram, līdzskaņa tiek iegūta, ja periodu attiecība ir 2:3 (piktā), 3:4 (kvants), 4:5 (lielā trešdaļa) utt. Ja periodi ir saistīti kā lieli skaitļi, piemēram 19:23, izrādās disonanse - muzikāla, bet nepatīkama skaņa. Mēs iesim vēl tālāk no vibrāciju periodiskuma, ja vienlaikus nospiedīsim daudzus taustiņus. Skaņa būs trokšņaina.
Trokšņiem ir raksturīga spēcīga svārstību formas neperiodiskums: vai nu tās ir ilgstošas svārstības, bet pēc formas ļoti sarežģītas (svilkšana, čīkstēšana), vai arī atsevišķas emisijas (klikšķi, sitieni). No šī viedokļa arī skaņas, ko izsaka līdzskaņi (svilkšana, lūpu u.c.), būtu jāpieskaita trokšņiem.
Visos gadījumos trokšņu svārstības sastāv no milzīga skaita harmonisku svārstību ar dažādām frekvencēm.
Tādējādi harmonisko svārstību spektrs sastāv no vienas frekvences. Periodiskām svārstībām spektrs sastāv no frekvenču kopas - tās pamata un daudzkārtņu. Ar līdzskaņiem mums ir spektrs, kas sastāv no vairākām šādām frekvenču kopām, no kurām galvenās ir saistītas kā mazi veseli skaitļi. Disonējošās harmonijās pamata frekvences vairs nav tik vienkāršās attiecībās. Jo vairāk dažādu frekvenču spektrā, jo tuvāk mēs nonākam troksnim. Tipiskiem trokšņiem ir spektri, kuros ir ārkārtīgi daudz frekvenču.
Skaņas avoti.
Skaņas vibrācijas
Nodarbības izklāsts.
1. Organizatoriskais moments
Sveiki puiši! Mūsu nodarbībai ir plašs praktisks pielietojums ikdienas praksē. Tāpēc jūsu atbildes būs atkarīgas no novērojumiem dzīvē un no spējas analizēt savus novērojumus.
2. Pamatzināšanu atkārtošana.
1., 2., 3., 4., 5. slaidi tiek parādīti projektora ekrānā (1. pielikums).
Puiši, jūsu priekšā ir krustvārdu mīkla, kuru risinot jūs uzzināsiet nodarbības atslēgas vārdu.
1. fragments: nosauc fizisku parādību
2. fragments: nosauciet fizisko procesu
Trešais fragments: nosauciet fizisko daudzumu
4. fragments: nosauciet fizisko ierīci
R | Z | H | ||||||||
IN | ||||||||||
Plkst | ||||||||||
UZ |
Pievērsiet uzmanību izceltajam vārdam. Šis vārds ir "SKAŅA", tas ir nodarbības atslēgas vārds. Mūsu nodarbība ir veltīta skaņai un skaņas vibrācijām. Tātad, nodarbības tēma ir “Skaņas avoti. Skaņas vibrācijas". Nodarbībā uzzināsiet, kas ir skaņas avots, kas ir skaņas vibrācijas, to rašanās un daži praktiski pielietojumi Tavā dzīvē.
3. Jaunā materiāla skaidrojums.
Veiksim eksperimentu. Eksperimenta mērķis: noskaidrot skaņas cēloņus.
Pieredze ar metāla lineālu(2. pielikums).
Ko jūs novērojāt? Kāds var būt secinājums?
Secinājums: vibrējošs ķermenis rada skaņu.
Veiksim šādu eksperimentu. Eksperimenta mērķis: noskaidrot, vai skaņu vienmēr rada vibrējošs ķermenis.
Ierīci, kuru redzat sev priekšā, sauc dakša.
Eksperimentējiet ar kamertoni un tenisa bumbiņu, kas piekārta uz diega(3. pielikums) .
Jūs dzirdat skaņu, ko rada kamertonis, bet toņa vibrācijas nav manāmas. Lai pārliecinātos, ka kamertonis svārstās, uzmanīgi pārvietojam to uz ēnainu bumbiņu, kas piekārta uz vītnes, un pārliecināsimies, ka kamertona vibrācijas tiek pārnestas uz bumbiņu, kas ir nonākusi periodiskā kustībā.
Secinājums: skaņu rada jebkurš vibrējošs ķermenis.
Mēs dzīvojam skaņu okeānā. Skaņu rada skaņas avoti. Ir gan mākslīgie, gan dabiskie skaņas avoti. UZ dabiskie avoti skaņas atsauce balss saites (1. pielikums - slaids Nr. 6) Gaiss, ko mēs elpojam, iziet no plaušām caur elpceļiem balsenē. Balsene satur balss saites. Zem izelpotā gaisa spiediena tie sāk svārstīties. Rezonatora lomu spēlē mute un deguns, kā arī krūtis. Artikulētai runai papildus balss saitēm ir nepieciešama arī mēle, lūpas, vaigi, mīkstās aukslējas un epiglottis.
Pie dabiskajiem skaņas avotiem pieder arī moskītu, mušu, bites dūkoņa ( plīvojoši spārni).
Jautājums:kas rada skaņu.
(Saspiests gaisa balonā ir zem spiediena. Pēc tam tas dramatiski izplešas un rada skaņas vilni.)
Tātad, skaņa rada ne tikai svārstīgu, bet arī strauji izplešanās ķermeni. Ir acīmredzams, ka visos skaņas parādīšanās gadījumos gaisa slāņi pārvietojas, t.i., rodas skaņas vilnis.
Skaņas vilnis ir neredzams, to var tikai dzirdēt, kā arī reģistrēt ar fiziskām ierīcēm. Skaņas viļņa īpašību reģistrēšanai un pētīšanai izmantojam datoru, ko šobrīd plaši izmanto fiziķi pētījumiem. Datorā ir instalēta speciāla izpētes programma, pievienots mikrofons, kas uztver skaņas vibrācijas (4.pielikums). Paskaties uz ekrānu. Ekrānā ir redzams skaņas viļņa grafiskais attēlojums. Kas ir šis grafiks? ( sinusoids)
Eksperimentēsim ar kamertoni ar spalvu. Sit pa kamertonu ar gumijas āmuru. Skolēni redz kamertonis vibrācijas, bet nedzird skaņu.
Jautājums:Kāpēc ir vibrācijas, bet jūs nedzirdat skaņu?
Izrādās, puiši, cilvēka auss uztver skaņas diapazonus no 16 Hz līdz Hz, tā ir dzirdama skaņa.
Klausieties tos caur datoru un tveriet diapazona frekvenču izmaiņas (5. pielikums). Pievērsiet uzmanību tam, kā mainās sinusoīda forma, mainoties skaņas vibrāciju frekvencei (svārstību periods samazinās, līdz ar to arī frekvence palielinās).
Ir skaņas, kas cilvēka ausij nav dzirdamas. Tie ir infraskaņa (svārstību diapazons mazāks par 16 Hz) un ultraskaņa (diapazons, kas lielāks par Hz). Uz tāfeles redzat frekvenču diapazonu shēmu, uzzīmējiet to piezīmju grāmatiņā (5.pielikums). Pētot infra un ultraskaņu, zinātnieki ir atklājuši daudz interesantas funkcijasšie skaņas viļņi. Par šiem interesanti fakti pateiks tavi klasesbiedri (6.pielikums).
4. Apgūstamā materiāla konsolidācija.
Lai nodarbībā nostiprinātu apgūto materiālu, iesaku spēlēt spēli TRUE-FALSE. Es izlasīju situāciju, un jūs paceļat zīmi PATIESI vai NEPAREIZI un paskaidrojat savu atbildi.
Jautājumi. 1. Vai tā ir taisnība, ka jebkurš vibrējošs ķermenis ir skaņas avots? (pa labi).
2. Vai tā ir taisnība, ka ļaužu pilnā zālē mūzika skan skaļāk nekā tukšā? (nepareizi, jo tukšā zāle darbojas kā vibrāciju rezonators).
3. Vai tā ir taisnība, ka ods plivina spārnus ātrāk nekā kamene? (tiesa, jo moskītu radītā skaņa ir augstāka, līdz ar to arī spārnu svārstību frekvence ir augstāka).
4. Vai tā ir taisnība, ka skanoša kamertona vibrācijas samazinās ātrāk, ja tās kāju novieto uz galda? (pareizi, jo kamertoņa vibrācijas tiek pārraidītas uz galdu).
5. Vai tā ir taisnība, ka sikspārņi redz ar skaņu? (pareizi, jo sikspārņi izstaro ultraskaņu un pēc tam klausās atstaroto signālu).
6. Vai tā ir taisnība, ka daži dzīvnieki "paredz" zemestrīci, izmantojot infraskaņu? (Tieši tā, piemēram, ziloņi dažu stundu laikā sajūt zemestrīci un tajā pašā laikā ir ārkārtīgi satraukti).
7. Vai tā ir taisnība, ka infraskaņa izraisa garīgi traucējumi cilvēkos? (Tieši tā, Marseļā (Francija) blakus zinātniskais centrs tika uzcelta neliela rūpnīca. Neilgi pēc tā palaišanas vienā no zinātniskajām laboratorijām tika atklātas dīvainas parādības. Uzturoties savā istabā pāris stundas, pētnieks kļuva galīgi stulbs: viņš diez vai spēja atrisināt pat vienkāršu problēmu).
Un noslēgumā iesaku no izgrieztajiem burtiem, pārkārtojot, iegūt atslēgvārdi nodarbība.
KVZU - SKAŅA
RAMTNOKE - kamertone
TRAKZUVLU - ULTRASKAŅA
FRAKVZUNI - INFRAZOUNS
OKLABEINJA - ANSULĀCIJAS
5. Nodarbības un mājas darbu apkopošana.
Nodarbību rezultāti. Nodarbībā mēs uzzinājām, ka:
Ka jebkurš vibrējošs ķermenis rada skaņu;
Skaņa izplatās pa gaisu kā skaņas viļņi;
Skaņas ir dzirdamas un nedzirdamas;
Ultraskaņa ir nedzirdama skaņa, kuras svārstību frekvence ir lielāka par 20 kHz;
Infraskaņa ir nedzirdama skaņa, kuras svārstību frekvence ir zemāka par 16 Hz;
Ultraskaņu plaši izmanto zinātnē un tehnoloģijā.
Mājasdarbs:
1. §34, piem. 29 (Peryshkin 9 šūnas)
2. Turpiniet argumentāciju:
Dzirdu skaņu: a) lido; b) nomests priekšmets; c) pērkona negaiss, jo ....
Es nedzirdu skaņu: a) no kāpjoša baloža; b) no ērgļa, kas planē debesīs, jo ...
Ar šīs video nodarbības palīdzību var apgūt tēmu “Skaņas avoti. Skaņas vibrācijas. Augstums, tonis, skaļums. Šajā nodarbībā jūs uzzināsiet, kas ir skaņa. Mēs arī apsvērsim skaņas vibrāciju diapazonus, ko uztver cilvēka dzirde. Noskaidrosim, kas var būt skaņas avots un kādi apstākļi ir nepieciešami tās rašanās gadījumam. Mēs pētīsim arī tādas skaņas īpašības kā augstums, tembrs un skaļums.
Nodarbības tēma ir veltīta skaņas avotiem, skaņas vibrācijām. Parunāsim arī par skaņas īpašībām – augstumu, skaļumu un tembru. Pirms runāt par skaņu, par skaņas viļņiem, atcerēsimies, ka mehāniskie viļņi izplatās elastīgās vidēs. Daļu garenisko mehānisko viļņu, ko uztver cilvēka dzirdes orgāni, sauc par skaņu, skaņas viļņiem. Skaņa ir mehāniski viļņi, ko uztver cilvēka dzirdes orgāni, kas izraisa skaņas sajūtas. .
Eksperimenti liecina, ka cilvēka auss, cilvēka dzirdes orgāni uztver vibrācijas ar frekvencēm no 16 Hz līdz 20 000 Hz. Tieši šo diapazonu mēs saucam par skaņas diapazonu. Protams, ir viļņi, kuru frekvence ir mazāka par 16 Hz (infraskaņa) un lielāka par 20 000 Hz (ultraskaņa). Bet šo diapazonu, šīs sadaļas cilvēka auss neuztver.
Rīsi. 1. Cilvēka auss dzirdes diapazons
Kā jau teicām, cilvēka dzirdes orgāni neuztver infraskaņas un ultraskaņas zonas. Lai gan tos var uztvert, piemēram, daži dzīvnieki, kukaiņi.
Kas notika ? Skaņas avoti var būt jebkuri ķermeņi, kas svārstās ar skaņas frekvenci (no 16 līdz 20 000 Hz)
Rīsi. 2. Svārstīgs lineāls, kas iespiests skrūvspīlēs, var būt skaņas avots
Pievērsīsimies pieredzei un redzēsim, kā veidojas skaņas vilnis. Lai to izdarītu, mums ir nepieciešams metāla lineāls, kuru mēs saspiežam skrūvspīlēs. Tagad, iedarbojoties uz lineālu, mēs varam novērot vibrācijas, bet nedzirdam nekādu skaņu. Un tomēr ap valdnieku tiek radīts mehāniskais vilnis. Ņemiet vērā, ka, lineālam pārvietojoties uz vienu pusi, šeit veidojas gaisa blīvējums. Otrā pusē ir arī zīmogs. Starp šīm blīvēm veidojas gaisa vakuums. Gareniskais vilnis - tas ir skaņas vilnis, kas sastāv no blīvēm un gaisa izplūdēm. Lineāla vibrācijas frekvence šajā gadījumā ir mazāka par audio frekvenci, tāpēc mēs nedzirdam šo vilni, šo skaņu. Pamatojoties uz tikko novēroto pieredzi, in XVIII beigas gadsimtā tika izveidota ierīce, ko sauc par kamertonu.
Rīsi. 3. Garenisko skaņas viļņu izplatīšanās no kamertona
Kā redzējām, skaņa rodas ķermeņa vibrāciju rezultātā ar skaņas frekvenci. Skaņas viļņi izplatās visos virzienos. Starp cilvēka dzirdes aparātu un skaņas viļņu avotu ir jābūt videi. Šī vide var būt gāzveida, šķidra, cieta, bet tai jābūt daļiņām, kas spēj pārraidīt vibrācijas. Skaņas viļņu pārraides procesam obligāti jānotiek tur, kur ir matērija. Ja nav vielas, mēs nedzirdēsim nekādu skaņu.
Lai skaņa pastāvētu:
1. Skaņas avots
2. Trešdiena
3. Dzirdes aparāts
4. Frekvence 16-20000Hz
5. Intensitāte
Tagad pāriesim pie skaņas īpašību apspriešanas. Pirmais ir laukums. Skaņas augstums - raksturlielums, ko nosaka svārstību biežums. Jo augstāka ir ķermeņa frekvence, kas rada vibrācijas, jo augstāka būs skaņa. Atkal pievērsīsimies lineālam, kas saspiests skrūvspīlēs. Kā jau teicām, mēs redzējām vibrācijas, bet nedzirdējām skaņu. Ja tagad lineāla garumu padarīs mazāku, tad skaņu dzirdēsim, bet saskatīt vibrācijas būs daudz grūtāk. Paskaties uz līniju. Ja mēs tagad rīkojamies saskaņā ar to, mēs nedzirdēsim nekādu skaņu, bet mēs novērojam vibrācijas. Ja mēs saīsināsim lineālu, mēs dzirdēsim noteikta augstuma skaņu. Lineāla garumu varam padarīt vēl īsāku, tad dzirdēsim vēl augstāka toņa (frekvences) skaņu. To pašu varam novērot ar kamertoniem. Ja paņemam lielu kamertoni (to sauc arī par demonstrācijas kamertoni) un sitam pa šādas kamertones kājām, mēs varam novērot svārstības, bet skaņu nedzirdēsim. Ja paņemam citu kamertonu, tad, uzsitot to, mēs dzirdēsim noteiktu skaņu. Un nākamais kamertons, īsts kamertons, ko izmanto, lai noskaņotu mūzikas instrumenti. Tas rada skaņu, kas atbilst la notij vai, kā saka, 440 Hz.
Nākamā īpašība ir skaņas tembrs. Tembris sauc par skaņas krāsu. Kā var ilustrēt šo īpašību? Tembris ir atšķirība starp divām identiskām skaņām, kuras atskaņo dažādi mūzikas instrumenti. Jūs visi zināt, ka mums ir tikai septiņas notis. Ja dzirdam vienu un to pašu A noti uz vijoles un klavierēm, tad tās atšķirsim. Mēs uzreiz varam pateikt, kurš instruments radīja šo skaņu. Tieši šī pazīme – skaņas krāsa – raksturo tembru. Jāteic, ka tembrs ir atkarīgs no tā, kādas skaņas vibrācijas tiek atveidotas, papildus pamattonis. Fakts ir tāds, ka patvaļīgas skaņas vibrācijas ir diezgan sarežģītas. Viņi saka, ka tie sastāv no atsevišķu vibrāciju kopuma vibrāciju spektrs. Tā ir papildu vibrāciju (virstoņu) atveidošana, kas raksturo konkrētas balss vai instrumenta skaņas skaistumu. Tembris ir viena no galvenajām un spilgtākajām skaņas izpausmēm.
Vēl viena iezīme ir skaļums. Skaņas skaļums ir atkarīgs no vibrāciju amplitūdas. Apskatīsim un pārliecināsimies, ka skaļums ir saistīts ar vibrāciju amplitūdu. Tātad, pieņemsim kamertoni. Rīkosimies šādi: ja vāji uzsit kamertoni, tad svārstību amplitūda būs maza un skaņa klusa. Ja tagad kamertonis tiek sists spēcīgāk, tad skaņa ir daudz skaļāka. Tas ir saistīts ar faktu, ka svārstību amplitūda būs daudz lielāka. Skaņas uztvere ir subjektīva lieta, tā ir atkarīga no tā, kāds ir dzirdes aparāts, kāda ir cilvēka pašsajūta.
Papildliteratūras saraksts:
Vai esat pazīstams ar skaņu? // Kvants. - 1992. - Nr.8. - C. 40-41. Kikoins A.K. Par mūzikas skaņām un to avotiem // Kvant. - 1985. - Nr.9. - S. 26-28. Elementāra fizikas mācību grāmata. Ed. G.S. Landsbergs. T. 3. - M., 1974. gads.
Iegūtās zināšanas par svārstībām un viļņiem ļauj pāriet pie skaņas parādību aplūkošanas.
Skaņu pasaule, kas mūs ieskauj, ir daudzveidīga – cilvēku balsis un mūzika, putnu dziedāšana un bišu dūkoņa, pērkons negaisa laikā un meža troksnis vējā, garāmbraucošu mašīnu, lidmašīnu skaņas u.c. Skaņas avoti ir svārstīgi ķermeņi. To var pārbaudīt vienkārši eksperimenti. Apsvērsim tos.
Rīsi. 74. Skaņas avota piemērs
74. attēlā redzams elastīgs metāla lineāls, kas fiksēts skrūvspīlē. Ja tiek ievesta tā brīvā daļa, kuras garums ir izvēlēts noteiktā veidā oscilējoša kustība (galējās pozīcijas oscilējošie lineāli ir parādīti ar pārtrauktām līnijām), tad lineāls izdos skaņu. Šajā gadījumā skaņas avota svārstības ir acīmredzamas.
Tagad pievērsīsimies attēlam 75. Tas parāda skanošu virkni, kuras gali ir fiksēti. Šīs stīgas izplūdušās kontūras un šķietamais sabiezējums vidū norāda, ka stīga vibrē. Ja papīra strēmeles galu pietuvināsi skanošajai virtei, tad strēmele atleks no auklas triecieniem. Kamēr stīga vibrē, tiek dzirdama skaņa; pārtrauciet stīgu, un skaņa apstājas.
Rīsi. 75. Svārstās skanīga stīga, kuras gali ir fiksēti
76. attēlā redzamo ierīci sauc par kamertonu. Tas ir izliekts metāla stienis uz kājas. Šajā gadījumā kamertonis ir uzstādīts uz rezonatora kastes (kuras mērķi jūs uzzināsiet no 40. §).
Rīsi. 76. Zondējošo kamertoni zaru vibrāciju noteikšana
Ja ar mīkstu āmuru uzsitīsi kamertonim vai uzvelk tam pāri loku, tad atskanēs kamertonis. Atnesīsim uz skanošas kamertonis uz vītnes piekārtu vieglu lodi (stikla pērlīti) - bumbiņa atlēks no kamertona, norādot uz tās zaru vibrācijām.
77. attēlā parādīts, kā iespējams "pierakstīt" kamertoni vibrācijas ar zemu (apmēram 16 Hz) naturālo frekvenci un liela amplitūda svārstības. Viena kamertona zara galā ir pieskrūvēta plāna un šaura metāla sloksne, kas beidzas ar punktu. Gals ir noliekts uz leju un nedaudz pieskaras uz galda guļošai kūpinātai stikla šķīvim. Kad plāksne ātri pārvietojas zem svārstīgajiem zariem, gals atstāj uz tās zīmi viļņotas līnijas veidā.
Rīsi. 77. Kameratona zara vibrāciju fiksēšana
Viļņota līnija, kas novilkta uz plāksnes ar galu, ir ļoti tuvu sinusoīdam. Tādējādi varam pieņemt, ka katrs skanošās kamertones zars veic harmoniskas svārstības.
Dažādi eksperimenti liecina, ka jebkurš skaņas avots obligāti svārstās (lai gan visbiežāk šīs svārstības ir acij neredzamas). Piemēram, cilvēku un daudzu dzīvnieku balsu skaņas rodas viņu balss saišu vibrācijas, pūšamo mūzikas instrumentu skaņas, sirēnas skaņas, vēja svilpes, lapu šalkoņas, pērkona negaiss ir saistīts ar gaisa masu svārstībām.
Delfīni izstaro un izmanto ultraskaņu, lai sazinātos viens ar otru, brīdinātu radiniekus par briesmām, atklātu zivju barus
Sikspārņiem ultraskaņa ir līdzeklis laupījuma noteikšanai
Medūzas uztver vētras tuvošanos, tverot tās radīto infraskaņas vilni
Bet ne katrs svārstīgs ķermenis ir skaņas avots. Piemēram, vibrējošs svars, kas piekārts uz vītnes vai atsperes, nerada skaņu. Metāla lineāls, kas parādīts 74. attēlā, arī pārtrauks skanēt, ja pabīdīsit to skrūvē uz augšu un tādējādi pagarināsiet brīvo galu tā, lai tā svārstību frekvence būtu mazāka par 16 Hz.
Pētījumi liecina, ka cilvēka auss spēj uztvert kā skaņu mehāniskas vibrācijas ar frekvenci no 16 līdz 20 000 Hz (parasti tiek pārraidītas pa gaisu). Tāpēc vibrācijas šajā frekvenču diapazonā sauc par skaņu.
Jāatzīmē, ka norādītās skaņas diapazona robežas ir patvaļīgas, jo tās ir atkarīgas no cilvēku vecuma un individuālas iezīmes viņu dzirdes aparāts. Parasti līdz ar vecumu uztveramo skaņu augšējā frekvences robeža ievērojami samazinās – daži gados vecāki cilvēki var dzirdēt skaņas, kuru frekvences nepārsniedz 6000 Hz. Bērni, gluži pretēji, var uztvert skaņas, kuru frekvence ir nedaudz lielāka par 20 000 Hz.
Mehāniskās vibrācijas, kuru frekvence pārsniedz 20 000 Hz, sauc par ultraskaņu, un vibrācijas, kuru frekvence ir mazāka par 16 Hz, sauc par infraskaņu.
Ultraskaņa un infraskaņa dabā ir tikpat plaši izplatīta kā skaņas viļņi. Tos izstaro un savām "sarunām" izmanto delfīni, sikspārņi un dažas citas dzīvas radības.
Rīsi. 78. Ultraskaņas vibrāciju izmantošana jūras dziļuma mērīšanai
Ultraskaņa tiek plaši izmantota tehnoloģijā. Piemēram, jūras dziļuma mērīšanai tiek izmantoti virzīti šauri ultraskaņas stari (78. att.). Šim nolūkam trauka dibenā ir novietots ultraskaņas emitētājs un uztvērējs. Izstarotājs dod īsus signālus, kas sasniedz dibenu un, atstarojot no tā, sasniedz uztvērēju. Signāla emisijas un uztveršanas momenti tiek reģistrēti. Tādējādi laikā t, kas paiet no signāla nosūtīšanas līdz tā saņemšanas brīdim, signāls, kas izplatās ar ātrumu v, veic attālumu, kas vienāds ar divkāršu jūras dziļumu, t.i., 2h:
No šejienes ir viegli aprēķināt jūras dziļumu:
Aprakstīto metodi attāluma līdz objektam noteikšanai sauc par eholokāciju.
Jautājumi
- Pastāstiet mums par eksperimentu gaitu, kas attēlotas 74.-77. Kāds secinājums no tiem izriet?
- Kas ir skaņas avoti?
- Kādu frekvenču mehāniskās vibrācijas sauc par skaņu un kāpēc?
- Kādas vibrācijas sauc par ultraskaņu; infraskaņa?
- Pastāstiet par jūras dziļuma mērīšanu, izmantojot eholokāciju.
28. vingrinājums
Mēs dzirdam skaņu no lidojoša moskīta spārniem, bet ne lidojoša putna. Kāpēc?