Десятый класс
  1. Механика  1.1. Динамика  1.1.1. Движение в одном измерении  1.1.2. Движение в двух измерениях  1.1.3. Смещение и расстояние  1.1.4. Скорость и Вектор  1.1.5. Ускорение  1.1.6. Графическое представление движения  1.1.7. Equations of motion  1.1.8. Свободное падение и ускорение свободного падения  1.1.9. Движение тела, брошенного под углом к горизонту  1.1.10. Относительная скорость  1.2. Динамика  1.2.1. Законы движения Ньютона  1.2.2. Инерция и масса  1.2.3. Сила и ее виды  1.2.4. Сила действия и противодействия  1.2.5. Friction and its effects  1.2.6. Коэффициент трения  1.2.7. Круговое движение  1.2.8. Центростремительная сила и центростремительное ускорение  1.2.9. Импульс и количество движения  1.2.10. Conservation of momentum  1.2.11. Третий закон Ньютона и его применения  1.3. Работа, энергия и мощность  1.3.1. Работа, совершаемая силой  1.3.2. Теорема о работе и энергии  1.3.3. Кинетическая энергия  1.3.4. Потенциальная энергия  1.3.5. Mechanical energy  1.3.6. Сохранение энергии  1.3.7. Мощность и эффективность  1.3.8. Возобновляемые и невозобновляемые источники энергии  1.4. Гравитационная сила  1.4.1. Закон всемирного тяготения Ньютона  1.4.2. Гравитационное поле и напряженность поля  1.4.3. Ускорение свободного падения на разных планетах  1.4.4. Законы движения планет Кеплера  1.4.5. Orbits and satellites  1.4.6. Вес и кажущийся вес  1.4.7. Гравитационная потенциальная энергия
  2. Свойства материи  2.1. States of matter  2.1.1. Твердое, жидкое и газообразное  2.1.2. Molecular structure of matter  2.1.3. Межмолекулярные силы  2.1.4. Плазма и конденсат Бозе–Эйнштейна  2.2. Давление  2.2.1. Определение давления  2.2.2. Pressure in liquids  2.2.3. Атмосферное давление  2.2.4. Принцип Паскаля  2.2.5. Принцип Архимеда и плавучесть  2.2.6. Поверхностное натяжение и капиллярность  2.3. Эластичность  2.3.1. Закон Гука  2.3.2. Stress and strain  2.3.3. Предел упругости и модуль упругости  2.3.4. Применения упругости
  3. Thermal physics  3.1. тепло и температура  3.1.1. Difference Between Heat and Temperature  3.1.2. Температурная шкала  3.1.3. Тепловое расширение  3.1.4. Тепловое равновесие  3.2. Теплопередача  3.2.1. Проводимость  3.2.2. Конвекция  3.2.3. Излучение  3.2.4. Insulation and its applications  3.3. Тепловые свойства вещества  3.3.1. Удельная теплоемкость  3.3.2. Скрытая теплота и фазовые переходы  3.3.3. Boiling and Melting Point  3.3.4. Тепловые двигатели и холодильные установки  3.4. Законы термодинамики  3.4.1. Нулевой закон термодинамики  3.4.2. Первый закон термодинамики  3.4.3. Второй закон термодинамики  3.4.4. Цикл Карно
  4. Волны и оптика  4.1. Природа и свойства волн  4.1.1. Типы волн в природе и свойства волн  4.1.2. Поперечные и продольные волны  4.1.3. Параметры волн  4.1.4. Отражение и преломление волн  4.1.5. Суперпозиция и интерференция  4.1.6. Стоячие волны и резонанс  4.1.7. Эффект Доплера  4.2. Звуковые волны  4.2.1. Характеристики звуковых волн  4.2.2. Скорость звука в разных средах  4.2.3. Применение звуковых волн  4.2.4. Ультразвук и его использование  4.3. Light Waves and Optics  4.3.1. Природа света  4.3.2. Отражение света  4.3.3. Laws of reflection  4.3.4. Mirrors and Image Formation  4.3.5. Преломление света  4.3.6. Закон Снелла  4.3.7. Линзы и образование изображения  4.3.8. Полное внутреннее отражение и критический угол  4.3.9. Оптическое волокно  4.4. Оптические приборы  4.4.1. Microscope  4.4.2. Телескоп  4.4.3. Человеческий глаз и дефекты зрения  4.4.4. Камера и принцип ее работы
  5. Электричество и магнетизм  5.1. Электростатика  5.1.1. Электрический заряд и его свойства  5.1.2. Проводники и изоляторы  5.1.3. Coulomb's law  5.1.4. Электрическое поле и линии поля  5.1.5. Electric potential and potential difference  5.1.6. Конденсаторы и емкость  5.2. Ток электричества  5.2.1. Electric current and its measurement  5.2.2. Закон Ома  5.2.3. Сопротивление и удельное сопротивление  5.2.4. Последовательные и параллельные цепи  5.2.5. Электрическая энергия и мощность  5.2.6. Законы Кирхгофа  5.3. Магнетизм и электромагнетизм  5.3.1. Магнитное поле и линии поля  5.3.2. Магнитные эффекты электрического тока  5.3.3. Электромагнитная индукция  5.3.4. Законы электромагнитной индукции Фарадея  5.3.5. Трансформаторы и их применение  5.3.6. AC and DC current
  6. Современная физика  6.1. Nuclear physics  6.1.1. Структура атома  6.1.2. Атомная модель Бора  6.1.3. Энергетические уровни электронов  6.1.4. Рентгеновские лучи и их применение  6.2. Радиоактивность  6.2.1. Виды радиации  6.2.2. Half-life and radioactive decay  6.2.3. Ядерные реакции и их применения  6.2.4. Деление и Синтез  6.3. Quantum physics  6.3.1. Дуализм волна-частица  6.3.2. Photoelectric effect  6.3.3. Квантизация энергии  6.3.4. Принцип неопределённости Гейзенберга
  7. Электроника и связь  7.1. Полупроводники  7.1.1. Проводники, изоляторы и полупроводники  7.1.2. Диоды и их применение  7.1.3. Транзисторы и логические элементы  7.1.4. Светодиоды и фотодиоды  7.2. Системы Коммуникации  7.2.1. Основы коммуникации  7.2.2. Аналоговые и цифровые сигналы  7.2.3. Беспроводная связь и оптоволоконная связь  7.2.4. Радиоволны и модуляция

Десятый класс → Волны и оптика ↓


Звуковые волны


Звуковые волны - это увлекательная и важная часть нашей повседневной жизни. Эти волны позволяют нам общаться, наслаждаться музыкой и испытывать целый ряд звуков из окружающей нас среды. Но что именно представляют собой звуковые волны? Как они движутся и что заставляет их двигаться? Погружаясь в мир звуковых волн, мы изучим определения, свойства и применения, используя простой язык и визуальные примеры, чтобы усилить наше понимание.

Что такое звуковые волны?

Звуковые волны - это тип механической волны, которая распространяется через среду, такую как воздух, вода или твердые тела. Они являются продольными волнами, то есть частицы среды, через которую они проходят, вибрируют параллельно направлению движения волны. Когда вы слушаете музыку или чей-то голос, звуковые волны, достигающие ваших ушей, проходят через воздух.

Звуковые волны требуют среды для распространения. Именно поэтому в вакууме космоса нет звука, поскольку нет среды для переноса звуковых волн. Энергия, переносимая звуковыми волнами, позволяет нам слышать.

Характеристики звуковых волн

Частота и тональность

Частота относится к количеству вибраций или циклов, которые волна завершает за одну секунду. Она измеряется в герцах (Гц). Частота звуковой волны определяет ее тональность. Бóльшая частота означает более высокий тон, а меньшая частота - более низкий. Например, быстро вибрирующая струна гитары издает звук с более высоким тоном, чем медленно вибрирующая струна.

Амплитуда и громкость

Амплитуда звуковой волны - это высота волны. Она указывает количество энергии, переносимой волной, и влияет на громкость звука. Бóльшая амплитуда означает более громкий звук, а меньшая амплитуда - более тихий. Представьте себе две стереосистемы: увеличение громкости увеличивает амплитуду звуковых волн, создаваемых динамиками.

Длина волны

Длина волны - это расстояние между двумя последовательными точками, находящимися в фазе на волне, таких как пик к пику или спад к спаду. В звуковых волнах это расстояние между сжатием или разрежением в среде. Длина волны и частота обратно пропорциональны друг другу: при увеличении одного уменьшается другое. Формула, представляющая это взаимоотношение, такова:

Длина волны = Скорость звука / Частота

Скорость

Скорость - это скорость звуковой волны, когда она распространяется по среде. Она зависит от характеристик среды, таких как плотность и упругость. В воздухе при комнатной температуре скорость звука составляет около 343 метров в секунду (м/с). Скорость звука выше в твердых телах, чем в жидкостях или газах, потому что частицы упакованы более плотно, что позволяет звуку распространяться быстрее.

Как распространяются звуковые волны?

Звуковые волны распространяются через серию сжатий и разрежений в среде. Представьте себе, что игрушка Slinky растягивается. Если вы толкаете один конец, вы увидите части Slinky, которые сжимаются и затем рассеиваются. Это похоже на сжатие и разрежение в звуковых волнах.

Визуальное представление:

| Сжатие | Разрежение | ||||||| || || | ||||||| || || | ||||||| || || |

В приведенном выше примере плотно расположенные вертикальные линии представляют сжатие, где молекулы воздуха сжимаются, а разреженные линии представляют разрежение.

Человеческое ухо и то, как мы слышим

Человеческое ухо - это удивительная биологическая система, которая обнаруживает звуковые волны. Звук проникает в ушной канал и вызывает вибрацию барабанной перепонки. Эти вибрации достигают трех крошечных костей в среднем ухе, известных как слуховые косточки. Косточки усиливают звук и передают вибрации в улитку во внутреннем ухе. Улитка преобразует вибрации в электрические сигналы, которые поступают в мозг, где они интерпретируются как звук.

Применение звуковых волн

Коммуникации

Звуковые волны являются основным средством коммуникации у людей и многих других животных. Язык, музыка и другие звуковые сигналы передаются с помощью звуковых волн.

Медицина - УЗИ

В медицине звуковые волны используются в виде ультразвука для создания изображений внутри тела. Ультразвуковые волны - это высокочастотные звуковые волны, которые отражаются от тканей и улавливаются для создания изображения, позволяя врачам диагностировать и контролировать состояния без инвазивной процедуры.

Сонар

Сонар (навигация и определение дальности с использованием звука) использует звуковые волны для обнаружения подводных объектов. Излучая звуковые волны и слушая эхо, корабли и подводные лодки могут обнаруживать расстояние, скорость и местоположение других объектов или морского дна.

Факторы, влияющие на скорость звуковой волны

Среда

Различные среды передают звуковые волны с разной скоростью. Как уже объяснялось ранее, звук распространяется быстрее в твердых телах, медленнее в жидкостях и еще медленнее в газах, потому что частицы упакованы очень плотно.

Температура

Скорость звука в воздухе также изменяется в зависимости от температуры. Более теплый воздух увеличивает энергию частиц, что ведет к более быстрому распространению звуковых волн. Например, звук распространяется быстрее в жаркий день, чем в холодный.

Пользовательский вопрос

1. Какова связь между частотой и тональностью? Приведите пример.
Ответ: Частота прямо пропорциональна тональности. Более высокая частота приводит к более высокому тону и наоборот. Например, высокий тон скрипки объясняется ее более высокой частотой вибрации по сравнению с низким тоном контрабаса.

2. Опишите процесс, как мы слышим звук.
Ответ: Звуковые волны проникают в ушной канал, вызывая вибрацию барабанной перепонки. Эти вибрации проходят через слуховые косточки к улитке, которая преобразует их в электрические сигналы. Эти сигналы интерпретируются мозгом как звук.

3. Почему звук распространяется быстрее в стали, чем в воздухе?
Ответ: Звук распространяется быстрее в стали, потому что молекулы в стали упакованы плотно, что облегчает и ускоряет передачу звуковых волн по сравнению с более рыхло упакованными молекулами в воздухе.

Заключение

Звуковые волны играют неотъемлемую роль в нашем мире, делая возможными коммуникацию и различные технологические приложения. Понимание фундаментальных свойств звуковых волн дает представление об их поведении и о том, как мы можем их использовать для различных целей, от медицинской визуализации до развлечений. Вооруженные этими знаниями, мы можем лучше понять науку, лежащую в основе звуков, которые мы слышим каждый день.


Десятый класс → 4.2


U
username
0%
завершено в Десятый класс

← Предыдущий (4.1.7)
Эффект Доплера
Следующий (4.2.1) →
Характеристики звуковых волн

Комментарии 



Звуковые волны

https://www.physicsflow.com/g10/4.2?pfal=ru