Звук як явище фізичне являє собою коливальні рухи матеріальних тіл - твердих, газоподібних або рідких. Виникнення слухових відчуттів людини пов'язане, як правило, саме з коливаннями повітря. Ось тому в безповітряному середовищі передача звуку стає неможливою. Коливання повітря, що сприймаються органом слуху людини як звук, в природних умовах мають дуже широкий діапазон величин тиску, в зв'язку з цим прийнято користуватися логарифмічною шкалою, висловлюючи рівень інтенсивності в белах (Б) або децибелах (дБ). Децибел - одиниця рівня інтенсивності, що дорівнює десятикратному десятковому логарифму відношення інтенсивності одного звуку до деякої іншої інтенсивності звуку, умовно прийнятої за рівень відліку і близькою до граничної. Зустрічаються в природі звуки характеризуються приблизно таким співвідношенням: Коливання, що мають інтенсивності, що виходять за межі даного діапазону, як звук вже не сприймаються, тобто вони або зовсім не чути і не викликають ніяких відчуттів, або сприймаються тактильними і больовими рецепторами і дають відчуття тиску або болю, що витісняють слухові відчуття. Звук як коливальний процес характеризується також частотою, яка по суті являє собою опис змін звукового тиску в часі. Якщо ці зміни мають правильний синусоїдальний характер, то говорять про чистому тоні. В реальних умовах до такого чистого основного тону, як правило, домішується ще кілька додаткових тонів, які надають звуку його часто неповторну індивідуальність. Звук вважається чистим, якщо додаткові тони по своїй акустичної енергії не перевищують 10 відсотків. У житті нам нерідко доводиться стикатися з природними чистими звуками. Це звуки, що видаються птахами і звірами, це і звуки, що виходять при проголошенні нами голосних. Звуки, в яких не можна виділити основного тону і в яких відповідно коливання звукового тиску описуються більш складною, ніж синусоїдальна, залежністю, позначають як шуми. І якщо акустична енергія розподілена рівномірно по всьому спектру, то говорять про «білому» шумі. Орган слуху людини сприймає коливання повітря (при достатньому рівні інтенсивності) в діапазоні від 16 герц до 20 кілогерц, і відповідно ці частоти в фізиці і техніці позначають як звукові, а менше 16 герц - як інфразвук і більше 20 кілогерц - як ультразвук. Людина інфра-та ультразвукові коливання не чує, хоч би великої інтенсивності вони не були. Але це зовсім не означає, що такі види енергії взагалі на людину не діють. Вони являють собою типовий приклад подразників, які ми з вами визначили раніше як «внерецепторние», тобто які не викликають специфічних відчуттів. Людина ж починає відчувати їх опосередковано в результаті взаємодії, і нерідко несприятливого, з тканинами нашого тіла. Звук як коливальний процес характеризується також довжиною хвилі, яка кількісно при незмінній частоті може змінюватися в залежності від швидкості поширення звуку. Ця швидкість в повітрі при температурі 0 градусів за шкалою Цельсія і нормальному атмосферному тиску становить 332 метра в секунду, зростаючи при підвищенні тиску і температури повітря. У більш щільному середовищі швидкість поширення звуку значно вище, складаючи при цьому: в граніті - 6000 метрів в секунду, в склі - 5500 метрів в секунду, в алюмінії - 5140 метрів в секунду, в залозі і стали - 5000 метрів в секунду, в твердих породах дерева (в поздовжньому напрямку) - 4000 метрів в секунду, в міді - 3560 метрів в секунду і в воді (при температурі 19 градусів за шкалою Цельсія) - 1461 метр в секунду. Таким чином, звукові коливання однієї і тієї ж частоти в різних середовищах мають різну довжину хвилі. Це виявляється небайдужим для нашого слуху і обумовлює деякі особливості слухового сприйняття при перебуванні людини під водою. А тепер розглянемо механізм сприйняття звуку.
Объяснение:
Фізична природа звуку
Відповідь:
Ускорение точки есть производная от скорости по времени
или вторая производная от радиус-вектора по времени:
a = dv/dt = d2
r/dt
2
(1.3)
При решении задач кинематики уравнения (1.1) – (1.3) используются в скалярной форме. Чтобы осуществить такой перевод,
следует определить, какой из видов движения (прямолинейное,
криволинейное, вращательное) рассматривается в данной конкретной задаче. Рассмотрим особенности использования уравнений (1.1) – (1.3) для каждого на этих видов движения.
Прямолинейное движение. В этом случае координатную ось
целесообразно выбрать в направлении движения, а положение
точки характеризовать координатой х, равной расстоянию движущейся точки от начала отсчета. Кинематическое уравнение (1)
примет вид:
x = x (t) (1.4)
Мгновенная скорость
v = dx / dt (1.5)
Мгновенное ускорение
a = dv / dt = d2
x / dt
2
(1.6)
Уравнение равномерного движения
x = x0 + vt, (1.7)
или при x0 = 0 x = vt. (1.8)
Уравнение равнопеременного движения
x = x0 + v0t + at2
/2 (1.9)
где x0 – расстояние от движущейся точки до начала отсчета в момент времени t = 0, v0 – скорость точки в этот момент времени.
Скорость равнопеременного движения
v = v0 + at (1.10)
Исключая время из (1.9) и (1.10), можно получить:
2ax = v2
- v0
2
. (1.11)
Криволинейное движение. Для задания движения точки в
этом случае можно пользоваться двумя В одном из них
указывается траектория точки и уравнение движения точки по
кривой:
S = S ( t ) (1.12)
При этом мгновенная скорость выражается так же, как и в случае прямолинейного движения:
v = dS / dt, (1.13)
а направление мгновенной скорости в каждой точке траектории
совпадает с направлением касательной к траектории в этой же
точке.
Для нахождения мгновенного ускорения a его рассматривают
состоящим из двух составляющих:
тангенциального ускорения aτ, характеризующего изменение
скорости по модулю и направленного по касательной к траектории: aτ = dv / dt, (1.14)
нормального ускорения an, характеризующего изменение
скорости по направлению и направленного к центру кривизны
траектории an = v2 / R (1.15)
где R радиус кривизны траектории. Полное ускорение
a = an + aτ или a = √ an
2
+ aτ
2
. (1.16)
При другом описания криволинейного движения указываются уравнения движения точки, выражающие зависимость
координат точки от времени. В случае плоского движения достаточно указать два уравнения:
x = x (t), y = y (t) (1.17)
Уравнение траектории у = y(x) в этом случае находится исключением времени из уравнений (1.17). Проекции скорости
на оси координат
vx = dx / dt, vy = dy / dt. (1.18)
Полная скорость выражается через проекции соотношением:
v = √ vx
2
+ vy
2
. (1.19)
Проекции полного ускорения на оси координат
ax = dvx / dt = d2
x / dt
2
, ay = dvy / dt = d2y / dt
2
. (1.20)
Полное ускорение
a = √ ax
2
+ ay
2
. (1.21))
Вращательное движение вокруг неподвижной оси
Любая точка вращающегося тела описывает окружность в
плоскости, перпендикулярной оси вращения. Поворот радиусвектора точки за время t определяет угол поворота φ всего тела.
Зависимость φ от t называется кинематическим уравнением
враще-ния: φ = φ (t).
(1.22)
Мгновенная угловая скорость
ω = dφ / dt. (1.23)
Мгновенное угловое ускорение
ε = dω / dt = d2
φ / dt
2
. (1.24)
Уравнения равномерного вращения
φ = ωt; ω = const; ε = 0. (1.25)
Уравнения равнопеременного вращения
φ = ω0t + εt
2
/2. (1.26)
Угловая скорость равнопеременного вращения
ω = ω0 + εt. (1.27)
Исключив время из уравнений (1.26) и (1.27), можно получить:
2εφ = ω2
- ω0
2
. (1.28)
Следует отметить, что формулы (1.22)–(1.28) аналогичны формулам (1.4)–(1.11) для прямолинейного движения точки.
Связь между линейными и угловыми величинами выражается
формулами: длина пути (дуги), пройденного точкой,
S = φR, (1.29)
где φ – угол поворота тела; R – радиус вращения тoчки.
Линейная скорость точки v = ωR. (1.30)
Ускорения точки aτ = εR, (1.31)
an = ω2
R. (1.32)
Приведенные выше соотношения дают возможность по известному закону движения рассчитать и построить траекторию движения тела, найти скорость и ускорение. Если же известны ускорение или скорость как функции времени и начальные условия, то
можно найти закон движения тела.
Пояснення: