Звуковые явления вокруг нас

 

Свист также возникает  только в сухом песке. Однако для  лучшего звучания просто необходимо периодическое промывание свистящего песка водой. Иногда с его помощью  даже удается "оживить" песок, почему-либо утративший способность издавать звуки. Возможно, это связано с тем, что вода вымывает из песка загрязнения, а сам он становится более рыхлым. Во всяком случае свистящие пески редко простираются в глубь побережья более чем на 30 метров.

Очевидно, что акустические колебания порождает взаимодействие больших объемов песка.

Неподалеку от реки в  Казахстане поднялась почти на 300 метров гора Калкан - гигантский природный  орган. При ветре и даже при  спуске с нее человека гора издает мелодичные звуки. После дождя и во время штиля гора безмолвствует.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-таинственная галерея шёпотов

 

Лорд Рэлей первым объяснил загадку галереи шепотов, расположенной под куполом лондонского  собора Святого Павла. На этой большой  галерее очень хорошо слышен шепот. Если, например, ваш приятель шепнул что-нибудь, обернувшись к стене, то вы услышите его, в каком бы месте галереи вы ни стояли.

Как ни странно, вы слышите  его тем лучше, чем более “прямо в стенку” он говорит и чем  ближе к ней стоит. Сводится ли эта задача просто к отражению и фокусировке звука? Чтобы исследовать это, Рэлей изготовил большую модель галереи. В одной точке ее он поместил манок — свистульку, какой охотники приманивают птиц, в другой — чувствительное пламя, которое чутко реагировало на звук. Когда звуковые волны от свистульки достигали пламени, оно начинало мерцать и таким образом служило индикатором звука. Представьте себе, что где-то между пламенем и свистулькой у стены галереи помещен узкий экран. Когда Рэлей установил этот экран, пламя перестало мерцать. Каким-то образом экран преградил путь звуку. Но ведь это всего лишь узенький экранчик и расположен он вроде бы в стороне от пути звука. Полученный результат дал Рэлею ключ к разгадке секрета галереи шепотов.

[см.приложение №1]

 

Звук свистка заставляет пламя мерцать.

 

Если у стенки модели галереи установлен тонкий экран, пламя  не реагирует на звуки свистков. Непрерывно отражаясь от стен купола, звуковые волны распространяются в  узком поясе вдоль стены. Если наблюдатель стоит внутри этого  пояса, он слышит шепот. За пределами этого пояса, дальше от стены, шепот не слышен. Шепот слышен лучше, чем обычная речь, так как он богаче звуками высокой частоты, а “пояс слышимости” для высоких частот шире. Звук при этом распространяется как бы в цилиндрическом волноводе и его интенсивность убывает с расстоянием значительно медленнее, чем при распространении в открытом пространстве.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Целебные  свойства колокольного звона

 

Колокольному звону  издревле приписывались целебные свойства. На Руси считалось, что колокольный звон, кроме целебных свойств, обладает еще и некими магическими силами, позволяющими изгнать из человека злых духов и снять порчу. Если в древности целебные свойства колокольного звона воспринимались скорее на веру, что отнюдь не делало их менее эффективными, то на сегодняшний день многочисленные исследования этого вопроса показали, что помимо удивительной красоты колокольный звон действительно обладает целым рядом целебных свойств. Колокольный звон может помочь при следующих болезнях:

вирусы гриппа и желтухи;

астма;

язва;

тифозная палочка и  другие инфекции.

Кроме этого, колокольный  звон обладает анестезирующим эффектом. Он помогает больным людям легче  переносить боль. Стоит также отметить многочисленные чудесные исцеления, произошедшие во время церковной службы, во время колокольного звона. Свидетельства показывают, что некоторые люди исцелялись от глухоты, слепоты и других серьезных болезнях. Эти случаи иначе как чудом не назовешь.

 

Интересный пример целительного воздействия звука приводит в своем интервью В.В. Кирюшин: «Познакомился я как-то с двумя старушками, которые пережили блокаду в Ленинграде. Умерли все жители восьмиэтажного дома, а они выжили. Каким образом? «Бог спас, - говорят. – Мы все время молились и слушали Божественный звон». Что за звон? «А мы подвесили две серебряные вилки над кроватью, - поясняют старушки, - и когда становилось совсем голодно, стучали по ним и молились».

 

Как утверждают представители  биоакустики, дело в том, что каждый человек имеет скелет, который  представляет собой особым образом  настроенную антенну. Если колокол настроить в этих же тональностях, тогда человек получает то, что называется Божьей благодатью. Именно за ней, энергетической подпиткой души и ходили люди церковь. То же самое происходит, когда поет настроенный определенным образом церковный хор. Более того, есть набор определенных звуков, образующих так называемый доминант септ аккорд. Если на него настроить колокол, то звук начинает питать человека так, что потребность в пище просто отпадает или ее понадобится очень мало. Именно этой «акустической пищей и питались старушки – блокадницы. Благодаря антенне – скелету человек улавливает энергию, ту самую, которая шла к старушкам через звон серебра. А еще раньше она шла через колокольный звон к нашим прабабушкам и прадедушкам.

 

 

 

Рассмотрим  природу звуковых колебаний.

 

Как известно из физики, источником звуковых колебаний является волна.

Упругие волны, которые распространяются в сплошных средах, называют звуковыми. К звуковым волнам принадлежат волны, частоты которых лежит в пределах восприятия органами слуха. Человек воспринимает звуки тогда, когда на его органы слуха действуют волны с частотами от 16 до 20 000 Гц. Упругие волны, частота которых меньше 16 Гц, называют инфразвуковыми, а волны, частота которых лежит в интервале более 20 000 Гц – ультразвуковыми.

[см.приложение №2.]

 

Раздел физики, в котором  изучаются звуковые волны (их возбуждение, распространение, восприятие и взаимодействие их с препятствиями и веществом среды), называют акустикой.

Развитие техники позволило  проводить и визуальное наблюдение звука. Для этого используют специальные  датчики и микрофоны и наблюдают  звуковые колебания на экране осциллографа.

 

 

Чтобы услышать звук необходимы:

 

1. источник звука;

2. упругая среда между  ним и ухом;

3. определенный диапазон  частот колебаний источника звука  – между 16 Гц и 20 кГц,

достаточная для восприятия ухом мощность звуковых волн.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Законы распространения звука

 

К основным законам распространения  звука относятся законы его отражения, преломления на границах различных сред и его рассеяние (при наличии препятствий и неоднородностей в среде и на границах);

а также ему характерны такие свойства, как интерференция (наложение звуковых волн), дифракция (огибание волнами препятствий), поглощение (результат трения частиц друг об друга).

[см.приложение №3]

На дальность распространения звука оказывает влияние фактор поглощения звука, то есть необратимый переход энергии звуковой волны в другие виды энергии, в частности, в тепло. Важным фактором является также направленность излучения и скорость распространения звука, которая зависит от среды и её специфического состояния.

От источника звука  акустические волны распространяются во все стороны. Если звуковая волна проходит через сравнительно небольшое отверстие, то она распространяется во все стороны, а не идёт направленным пучком. Например, уличные звуки, проникающие через открытую форточку в комнату, слышны во всех её точках, а не только против окна.

Характер распространения  звуковых волн у препятствия зависит  от соотношения между размерами  препятствия и длиной волны. Если размеры препятствия малы по сравнению  с длиной волны, то волна обтекает это препятствие, распространяясь во все стороны.

Звуковые волны, проникая из одной среды в другую, отклоняются  от своего первоначального направления, то есть преломляются. Угол преломления  может быть больше или меньше угла падения. Это зависит от того, из какой среды в какую проникает звук. Если скорость звука во второй среде больше, то угол преломления будет больше угла падения, и наоборот.

Встречая на своём  пути препятствие, звуковые волны отражаются от него по строго определённому правилу  – угол отражения равен углу падения – с этим связано понятие эха. Если звук отражается от нескольких поверхностей, находящихся на разных расстояниях, возникает многократное эхо.

Звук распространяется в виде расходящейся сферической  волны, которая заполняет всё  больший объём. С увеличением расстояния, колебания частиц среды ослабевают, и звук рассеивается. Известно, что для увеличения дальности передачи, звук необходимо концентрировать в заданном направлении. Когда мы хотим, например, чтобы нас услышали, мы прикладываем ладони ко рту или пользуемся рупором.

 

В процессе распространения звуковых волн в среде происходит их затухание.

[см. приложение № 4.]

Амплитуда колебаний частиц среды  постепенно уменьшается при возрастании  расстояния от источника звука. [см.приложение №5.]

 

 

Скорость распространения  звука.

 

Механические волны распространяются всегда с конечной скоростью из-за инертности среды. Звуковые волны –  частный случай механических волн, поэтому они также распространяются с конечной скоростью.

Скорость звука -  скорость распространения звуковых волн в среде.

В газах скорость звука меньше, чем в жидкостях, а в жидкостях  меньше, чем в твердых телах  .

Скорость звука в газах и  парах от 150 до 1000 м/с, в жидкостях  от 750 до 2000 м/с, в твердых телах  от 2000 до 6000 м/с. В воздухе при нормальных условиях скорость звука 330 м/с, в воде - 1500 м/с.

 

Из-за конечной скорости звука появляется эхо.

Эхо – это звуковая волна, отраженная какой-либо преградой и возвратившаяся в то место, откуда она начинала распространяться. Преградами могут быть горы, опушка леса, высокая стена. Эхо мы услышим через такой промежуток времени, в течение которого звуковая волна проходит путь до преграды и обратно, т.е. проходит двойное расстояние между источником звука и преградой.

Звуковые волны могут  отражаться от твердых поверхностей, от слоев воздуха в которых температура отличается от температуры соседних слоев.

 

Измерения скорости звука в твердых телах, жидкостях и газах указывают на то, что скорость не зависит от частоты колебаний или длины звуковой волны.

-В твердых телах  могут распространяться продольные  и поперечные волны, причем  скорость распространения продольных  волн почти в два раза больше  чем скорость распространения  поперечных волн.

 

-В жидкостях и газах могут  распространяться лишь продольные волны.

В жидкостях при возрастании  температуры скорость звука возрастает, что связано с уменьшением  коэффициента объемного сжатия жидкости.

 

-Скорость распространения  звука в газах не зависит  от температуры, она также не  зависит от давления, поскольку  при возрастании давления возрастает  и плотность газа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Объективные характеристики звука.

 

Звук как физическое явление характеризируют частотой, интенсивностью и высотой. Это объективные характеристики звука.

 

Любое тело, которое находится в упругой среде и колеблется со звуковой частотой, является источником звука. Источники звука можно разделить на две группы: источники, которые работают на собственной частоте, и источники, которые работают на вынужденных частотах. К первой группе принадлежат источники, звуки в которых создаются колебаниями струн, камертонов, воздушных столбов в трубах. Ко второй группе источников звука принадлежат телефоны. Способность тел излучать звук зависит от размера их поверхности. Чем большая площадь поверхности тела, тем лучше оно излучает звук. Так, натянутая между двумя точками струна или камертон создают звук довольно малой интенсивности. Для усиления интенсивности звука струн и камертонов их объединяют с резонаторными ящиками, которым присущ ряд резонансных частот. Звучание струнных и духовых музыкальных инструментов основано на образовании стоящих волн в струнах и воздушных столбах.

 

Интенсивность звука—сила звука, средняя по времени энергия, переносимая звуковой волной через единичную площадку, перпендикулярную к направлению распространения волны в единицу времени.

Для указания абсолютного  уровня интенсивности вводят стандартный порог слышимости 0 человеческого уха на частоте 1000 Гц, по отношению к которому указывается интенсивность. В таблице представлены интенсивности различных природных и техногенных звуков.

Санитарная норма для  жилой зоны 45-60

[см.приложение № 6.]

 

Интенсивность звука, который  создается источником, зависит не только от его характеристик, а и  от помещения, в котором находится  этот источник. После прекращения  действия источника звука рассеянный звук не исчезает внезапно. Это объясняется  отбиванием звуковых волн от стен помещения. Время, на протяжении которого после прекращения действия источника звук полностью исчезает, называют временем реверберации. Условно считают, что время реверберации равняется промежутку времени, на протяжении которого интенсивность звука уменьшится в миллион раз.