Физика. 9 класс. Барьяхтар

Лабораторная работа № 6. Исследование звуковых колебаний разных источников звука с помощью современных цифровых средств

Цель: установить связь характеристик звуковой волны (амплитуда, частота) с громкостью и высотой тона звука.

Оборудование: компьютер (или мобильный телефон) с программным обеспечением для записи звука и обработки полученного файла (например, WavePad), микрофон, камертон, генератор звуковых частот (или программа «Камертон»).

Теоретические сведения

Форма записи звука может быть разной: магнитная, оптическая, цифровая и т. д. Запись звука в компьютерах — исключительно цифровая. Записанный звук хранится в аудиофайле и после обработки может быть выведен на монитор компьютера в виде пульсирующего графика, который отражает изменение давления в зоне прослушивания через равные небольшие интервалы времени (см. рисунок). По такому графику можно оценить:

• 1) громкость звука — определяется амплитудой А звуковой волны;
• 2) тон звука — определяется частотой ν (периодом Т) звуковой волны.

Например, по графику на рисунке выясняем, что за 10 мс произошло почти 9 колебаний (точнее — 8,8), значит, частота звуковой волны составляет: ν = 8,8/0,01 с = 880 Гц. Таким образом, на графике приведена цифровая запись звучания ноты «ля» второй октавы (см. таблицу).

Нота	Частота ν, Гц		Нота	Частота ν, Гц
	первая октава	вторая октава		первая октава	вторая октава
До	261,63	523,26	Соль	392,00	784,00
Ре	293,66	587,32	Ля	440,00	880,00
Ми	329,63	659,26	Си	493,88	987,76
Фа	349,23	698,46

УКАЗАНИЯ К РАБОТЕ

Подготовка к эксперименту

1. Перед выполнением работы вспомните: 1) требования безопасности при выполнении лабораторных работ; 2) основные характеристики звука.

2. Включите компьютер, присоедините к нему микрофон.

3. Запустите на выполнение программу «Звукозапись» (из набора стандартных программ ОС Windows), для чего щелкните кнопку «Пуск» и выберите команды: Программы → Стандартные → Развлечения → Звукозапись.

Эксперимент

Строго придерживайтесь инструкции по безопасности (см. форзац).

Полученные аудиофайлы сохраните под соответствующими именами.

1. Включите генератор звуковой частоты, настройте исходящий сигнал на частоту 440 Гц.

2. Включите запись сигнала. Выключите запись через 4-6 с.

3. Увеличьте громкость сигнала генератора, не изменяя частоты, и повторите действия, описанные в п. 2.

4. Настройте исходящий сигнал на частоту 880 Гц и повторите действия, описанные в п. 2.

5. Поставьте камертон. Ударьте по нему резиновым молоточком и повторите действия, описанные в п. 2.

6. Спойте в микрофон несколько нот, для каждой ноты повторяя действия, описанные в п. 2.

Обработка результатов эксперимента

Результаты измерений и вычислений сразу заносите в таблицу.

1. Для каждого опыта определите частоту звуковой волны. Для этого:

• 1) откройте аудиофайл (на экране вы увидите график, похожий на приведенный на рисунке);
• 2) вычислите количество колебаний, например, за 10 мс;
• 3) по формуле v = N/t вычислите частоту звуковой волны.

Номер опыта	Название опыта	Время колебаний t, мс	Количество колебаний N	Частота волны ν, Гц
1
...

2. Сделайте скриншоты для любых трех опытов, распечатайте их и вклейте в тетрадь (или выполните рисунки). Подпишите эти опыты.

Анализ результатов эксперимента

Проанализируйте эксперимент и его результаты. Сформулируйте вывод, в котором: 1) полученные результаты сравните с заданными частотами генератора, частотой камертона, значениями частот, соответствующих определенным нотам; 2) укажите причины расхождения результатов.

Задание «со звездочкой»

Творческое задание

Подумайте, как выяснить, какие материалы лучше поглощают звук, в каких материалах звук лучше распространяется. Составьте план проведения эксперимента. Проведите эксперимент, запишите его результаты.