Фізика і хімія в побуті. Підручник для осіб з особливими освітніми потребами (F70). 10 клас. Тороп

§ 13. Звукові явища. Джерела і приймачі звуку. Поширення звуку

Багато з того, що відомо про світ, було отримано через зір і слух. Ще стародавні люди цікавилися світлом і звуком. Звук було набагато легше зрозуміти, і люди рано почали відкривати факти про звукові явища.

Звукові явища — явища поширення звукових коливань у повітрі, а також у воді, металах тощо.

Акустика — розділ фізики, який займається вивченням звуку, його властивостей, а також звукових явищ.

Звук всюди. Спів птаха, стукіт баскетбольного м’яча, що стрибає, арії оперного співака, звук мобільного телефону... все це ми можемо почути завдяки звуковим хвилям.

Поширення звуку можна порівняти з поширенням хвилі, що виникає на водній поверхні, якщо кинути у воду камінець (мал. 77).

Мал. 77. Утворення звукових хвиль схоже хвилі на воді від кинутого каменю

Поширення звукових коливань називають звуковою хвилею.

Звук — це все, що можна почути. І музика, і гавкіт собаки, і виття сирени, і голос друга — все це звуки.

Щоб звук вийшов і був чутний, мають відбутися три речі. Спочатку предмет вібрує. Вібруючий об’єкт робить крихітні, дуже швидкі рухи вперед і назад. Наприклад, коли музикант бринькає по струнах гітари, вони вібрують. Вібрація рухає навколишнє повітря і породжує звукові хвилі.

По-друге, звукові хвилі переходять у середовище. Середовище — будь-яка речовина, через яку можуть поширюватися хвилі. Звукові хвилі можуть поширюватися через багато середовищ. До них відносяться повітря, вода і тверді предмети. Звукові хвилі проходять через середовища в усіх напрямках.

По-третє, якийсь приймач, наприклад, вухо людини, вловлює звукові хвилі. Вухо перетворює звукові хвилі на сигнали, які надходять до мозку. Мозок сприймає ці сигнали як звук.

Швидкість звуку змінюється залежно від середовища, через яке він поширюється. У повітрі за температури +21°C звук поширюється зі швидкістю 344 метри на секунду. Це означає, що звуку потрібно близько трьох секунд, щоб подолати відстань у 1 км. У теплішому повітрі звук поширюється швидше. Звук поширюється ще швидше через воду та тверді середовища, такі як залізо та камінь.

Для утворення та сприймання звуку потрібні: джерело звуку, середовище, по якому буде розповсюджуватися звук, та приймач звуку (тобто вухо).

Джерело звуку — це тіло, що коливається.

Джерела звуку можуть бути природними та штучними (мал. 78).

Легко виявити коливання багатьох джерел звуку. Динамік радіоприймача, наприклад, сильно вібрує, особливо при збільшенні гучності. Якщо злегка торкнутися корпуса динаміка, можна відчути його вібрацію у вигляді лоскоту в кінчиках пальців. Якщо під час співу низької ноти торкнутися горла, то можна відчути коливання голосових зв’язок.

Від джерела звук поширюється рівномірно в усі боки, але його поширення сповільнюють, а то й припиняють перешкоди — стіни, шибки вікон, звукоізоляція.

Багато інших речовин краще проводять звук, ніж повітря. Як і всі гази, повітря є поганим середовищем для звукових хвиль. Рідини, такі як вода, краще; і тверді речовини, такі як залізо та камінь, найкраще підходять. У рідинах і твердих тілах звукові хвилі поширюються майже так само, як і в повітрі. Молекули рідини рухаються менш вільно, ніж молекули газу, а молекули твердого тіла ще менш вільно. Однак хвилі утворюються і передаються в них так само, як і в повітрі. У хорошому провіднику звук не тільки поширюється швидше, але й поширюється далі, перш ніж згаснути.

Мал. 78. Джерела звуку

Деякі тверді речовини є набагато гіршими провідниками звуку, ніж повітря. Наприклад, гума, корок, бавовна та фетр, як правило, поглинають звукові хвилі, а не пропускають їх. З цієї причини такі речовини часто використовуються для звукоізоляції, щоб приглушити небажані шуми.

Як ми чуємо?

У наших вухах є спеціальні органи та кістки, які допомагають нам чути звук (мал. 79). Звукові хвилі від джерела уловлюються вушними раковинами і направляються ними у зовнішній слуховий прохід, кінець якого закритий барабанною перетинкою. Досягнувши барабанної перетинки, звукові хвилі викликають її коливання, що передаються трьом слуховим кісточкам середнього вуха — молоточку, коваделку та стріменцю. Кількість коливань барабанної перетинки тим більша, чим вищий звук. Коливання мембрани передаються до завитку, що входить у склад внутрішнього вуха. У завитці розташовані рецептори звуку. Збуджені цими коливаннями, вони посилають по слуховому нерву нервові імпульси у головний мозок, який їх аналізує. У результаті людина чує звуки.

Звичайно звук потрапляє в одне вухо на долю секунди раніше, ніж у друге. По цій незначній різниці у часі мозок судить про те, звідки лунає звук.

Мал. 79. Будова вуха

Якщо уважно придивитись до навколишнього світу, можна помітити, що весь він пронизаний хвилями. Хвилі є усюди, куди не поглянь оком. Вони живуть своїм непомітним життям і роблять свою роботу. Досить придивитись хоча б до себе: всі жилки у тілі вібрують, хвилями пересувається кров по артеріям, електричні імпульси розповсюджуються по нервах. Імпульси (пакети хвиль) йдуть від очей до мозку, світлові хвилі надходять в наші очі, а звукові — до вух (мал. 80), гортань видає звуки, що є хвилями.

Мал. 80. Звукові хвилі поширюються по повітрю від джерела до приймача

Конспект учня (запиши в зошит)

ТЕМА. ЗВУКОВІ ЯВИЩА. ДЖЕРЕЛА І ПРИЙМАЧІ ЗВУКУ. ПОШИРЕННЯ ЗВУКУ

Звукові явища — явища поширення звукових коливань у повітрі, а також у воді, металах тощо.

Акустика — розділ фізики, який займається вивченням звуку, його властивостей і звукових явищ.

Поширення звукових коливань називають звуковою хвилею.

Звук — це все, що можна почути.

Джерело звуку — це тіло, що коливається.

Від джерела звуку звук поширюється рівномірно в усі боки, але його поширення сповільнюють, а то й припиняють перешкоди — стіни, шибки вікон, звукоізоляція.

Подумай та дай відповідь

1. Як ми отримуємо інформацію з навколишнього світу?
2. Які явища називаються звуковими? Наведіть приклади.
3. Який розділ фізики займається вивченням звуку?
4. Назвіть три умови утворення, розповсюдження та сприймання звуку.
5. Що може виступати у ролі джерела звуку? Наведіть приклади.
6. Як називаються звукові коливання?
7. Чи однаково розповсюджуються звукові хвилі у різних середовищах? Наведіть приклади.
8. За допомогою якого органу ми відчуваємо звуки?
9. За малюнком 80 поясніть, як ми чуємо звуки.
10. Встановіть, яке це джерело звуку за походженням — природне чи штучне? Заповніть таблицю:

Природне джерело звуку	Штучне джерело звуку
муркотіння кішки	дзвінок будильника

Муркотіння кішки, дзвінок будильника, стрекотіння цвіркуна, шум системного блоку, що працює, клацання мишки комп’ютера, грім, гуркіт вулкану, стукіт каблуків по асфальту.

Цікаві факти про звук

Майже глухі люди розмовляють по телефону, притискаючи трубку до скроневої кістки. Глухі часто танцюють під музику, адже звук проникає до їх внутрішнього вуха через підлогу і кістки скелета.

Чи знаєте ви, що в давні часи при облозі фортець в стінах поміщали людей (найчастіше це були сліпі люди), які могли визначити, чи веде ворог підкоп до стін, чи ні, прикладаючи вухо до землі.

Зміст