Девятый класс
  1. Механика  1.1. Движение  1.1.1. Виды движения  1.1.2. Расстояние и перемещение  1.1.3. Скорость и вектор скорости  1.1.4. Ускорение  1.1.5. Графическое представление движения  1.1.6. Уравнения движения  1.1.7. Равномерное и неравномерное движение  1.1.8. Свободное падение и ускорение свободного падения  1.1.9. Relative speed  1.1.10. Circular motion  1.2. Законы силы и движения  1.2.1. Понятие силы  1.2.2. Первый закон Ньютона  1.2.3. Newton's second law of motion  1.2.4. Третий закон Ньютона  1.2.5. Инерция и виды инерции  1.2.6. Motion  1.2.7. Conservation of momentum  1.2.8. Применение законов Ньютона в повседневной жизни  1.2.9. Types of Forces (Contact and Non-Contact)  1.2.10. Friction and its effects  1.3. Гравитационная сила  1.3.1. Закон всемирного тяготения Ньютона  1.3.2. Важность гравитационной силы  1.3.3. Ускорение из-за гравитации  1.3.4. Свободное падение и невесомость  1.3.5. Масса и вес  1.3.6. Изменение g с высотой и глубиной  1.3.7. Kepler's laws of planetary motion  1.3.8. Satellites and their orbits  1.4. Work, Energy and Power  1.4.1. Понятие работы  1.4.2. Положительные и отрицательные действия  1.4.3. Работа, совершаемая постоянной и переменной силой  1.4.4. Энергия и ее формы  1.4.5. Кинетическая и потенциальная энергия  1.4.6. Закон сохранения энергии  1.4.8. Коммерческая единица энергии  1.4.9. Теорема о работе и энергии  1.5. Простые механизмы  1.5.1. Types of simple machines  1.5.2. Механическое преимущество  1.5.3. Эффективность машин  1.5.4. Рычаги и их типы  1.5.5. Блоки и наклонные плоскости  1.5.6. Шестерни и их применение
  2. Свойства материи  2.1. Состояния материи  2.1.1. Solids, liquids and gases  2.1.2. Свойства различных состояний вещества  2.1.3. Изменение состояния вещества  2.1.4. Плазма и конденсат Бозе — Эйнштейна  2.2. Плотность и давление  2.2.1. Понятие плотности и относительной плотности  2.2.2. Давление в твердых телах, жидкостях и газах  2.2.3. Pascal's law and its applications  2.2.4. Атмосферное давление и его вариации  2.2.5. Surface tension and capillarity  2.3. Плавучесть и принцип Архимеда  2.3.1. Выталкивающая сила  2.3.2. Закон Архимеда  2.3.3. Применения принципа Архимеда  2.3.4. плавучие и тонущие объекты  2.3.5. Теория плавания и принцип Архимеда
  3. Теплота и термодинамика  3.1. Температура и тепло  3.1.1. Концепция тепла и температуры  3.1.2. Измерение температуры  3.1.3. Шкалы температуры  3.2. Heat transfer  3.2.1. Проводимость тепла  3.2.2. Конвекция тепла  3.2.3. тепловое излучение  3.2.4. Применения теплообмена  3.2.5. Теплопроводность  3.3. Thermal expansion  3.3.1. Расширение твердых тел, жидкостей и газов  3.3.2. Abnormal expansion of water  3.3.3. Применение теплового расширения  3.4. Удельная теплоемкость и скрытая теплота  3.4.1. Концепция удельной теплоемкости  3.4.2. Измерение и применение удельной теплоемкости  3.4.3. Latent heat of fusion and vaporization  3.4.4. Тепловые двигатели и эффективность
  4. Волны и звук  4.1. Waves and their types  4.1.1. Механические и электромагнитные волны  4.1.2. Продольные и поперечные волны  4.1.3. Свойства волн  4.1.4. Длина волны, частота и скорость волны  4.1.5. Наложение волн  4.2. Звуковые волны  4.2.1. Природа и передача звука  4.2.2. Скорость звука в различных средах  4.2.3. Отражение звука и эхо  4.2.4. Sonar and ultrasound  4.2.5. Резонанс и пульсация  4.3. Характеристики звука  4.3.1. Интенсивность, громкость и качество звука  4.3.2. Эффект Доплера в звуке
  5. Освещение и оптика  5.1. Отражение света  5.1.1. Законы отражения  5.1.2. Отражение от плоского зеркала  5.1.3. Отражение от сферического зеркала  5.1.4. Формирование изображения вогнутыми и выпуклыми зеркалами  5.1.5. Применения отражения  5.2. Преломление света  5.2.1. Законы преломления  5.2.2. Показатель преломления  5.2.3. Преломление через стеклянную плиту  5.2.4. Refraction in water and air  5.2.5. Lenses and their types  5.2.6. Image formation by convex and concave lenses  5.2.7. Total internal reflection and its applications  5.3. Дисперсия и рассеяние света  5.3.1. Спектр белого света  5.3.2. Prisms and Dispersion  5.3.3. Эффект Тиндаля и голубое небо
  6. Электричество и магнетизм  6.1. Электрический заряд и статическое электричество  6.1.1. Понятие электрического заряда  6.1.2. Зарядка трением, контактом и индукцией  6.1.3. Электроскоп и его работа  6.2. Current Electricity  6.2.1. Понятие электрического тока  6.2.2. Ohm's Law and Resistance  6.2.3. Факторы, влияющие на сопротивление  6.2.4. Последовательные и параллельные схемы  6.2.5. Тепловой эффект электрического тока  6.2.6. Электрическая мощность и энергия  6.3. Магнетизм  6.3.1. Естественные и искусственные магниты  6.3.2. Свойства магнитов  6.3.3. Earth's magnetism  6.3.4. Magnetic field and field lines  6.3.5. Электромагниты и их применение
  7. Современная физика  7.1. структура атома  7.1.1. Atomic Structure and Subatomic Particles  7.1.2. Электроны, протоны и нейтроны  7.1.3. Модель Резерфорда и Бора  7.2. Радиоактивность  7.2.1. Types of radioactive emissions  7.2.2. Период полураспада и радиоактивный распад  7.2.3. Использование и опасности радиации
  8. Space science and astronomy  8.1. Вселенная и ее компоненты  8.1.1. Звезды и галактики  8.1.2. Planets and Solar System  8.2. Спутники  8.2.1. Естественные и искусственные спутники  8.2.2. Использование спутников

Девятый класс ↓


Волны и звук


В окружающем нас мире волны и звук играют жизненно важную роль в нашей повседневной жизни. От музыки, которую мы слушаем, через способы общения, до технологии, которую мы используем, понимание волн и звука может помочь нам понять сложность нашего окружения. В этом подробном объяснении мы погрузимся в фундаментальные концепции волн и звука, изучая их свойства, виды и то, как они взаимодействуют с окружающим миром.

Что такое волны?

Волна может быть описана как возмущение, которое распространяется через среду, неся энергию из одного места в другое без транспортировки вещества. Волны существуют повсюду и имеют много форм. Например, волны в океане, световые волны, которые позволяют нам видеть, и звуковые волны, которые позволяют нам слышать.

Виды волн

Волны, как правило, классифицируются на два основных типа: механические волны и электромагнитные волны.

  • Механические волны: Эти волны требуют среды для распространения, такой как воздух, вода или твердое тело. Примером механических волн являются звуковые волны.
  • Электромагнитные волны: В отличие от механических волн, электромагнитные волны не требуют среды и могут распространяться в вакууме. Световые волны являются электромагнитными волнами.

Свойства волн

У волн есть несколько важных свойств, включая амплитуду, длину волны, частоту и скорость. Давайте подробнее рассмотрим каждое из этих свойств:

  • Амплитуда: Амплитуда волны — это максимальная степень вибрации или колебания волны от его положения покоя. Ее часто рассматривают как высоту волны. Чем больше амплитуда, тем больше энергии переносит волна.
  • Длина волны: Длина волны — это расстояние между двумя последовательными точками в фазе, такими как пик до пика или впадина до впадины. Обычно она обозначается греческой буквой лямбда (λ).
  • Частота: Частота волны — это количество волн, проходящих через точку в единицу времени, обычно измеряется в герцах (Гц). Волны с более высокими частотами имеют больше энергии.
  • Скорость: Скорость волны относится к расстоянию, пройденному волной за единицу времени. Скорость можно определить по формуле:
    скорость волны = частота × длина волны

Визуализация волн

Чтобы лучше понять волны, давайте рассмотрим их как серию гребней и впадин, проходящих через среду.

Это упрощенная иллюстрация синусоидальной волны, которая часто используется для представления звука и других типов периодических волн.

Что такое звук?

Звук — это тип механической волны, которая создается, когда источник вибрирует в среде, такой как воздух, вода или твердые предметы. Эти вибрации инициализируют волну, которая распространяется через среду, в конце концов достигая наших ушей и интерпретируется нашим мозгом как звук. Поскольку звук является механической волной, ему необходима среда для распространения; в вакууме он не может распространяться.

Как работают звуковые волны

Когда объект вибрирует, он сжимает молекулы воздуха вокруг себя, создавая области высокого давления, называемые сжатиями. Когда объект движется назад, он создает области низкого давления, называемые разрежениями. Этот переменный узор сжатий и разрежений распространяется через среду как звуковая волна.

Эта упрощенная иллюстрация показывает чередующиеся области сжатия и разрежения, когда звук проходит через среду, такую как воздух.

Свойства звука

Как и у других волн, у звуковых волн есть такие свойства, как амплитуда, частота и длина волны. Эти свойства напрямую влияют на наше восприятие звука.

  • Амплитуда: Амплитуда звуковой волны определяет ее громкость. Большие амплитуды воспринимаются как более громкие звуки. Амплитуда часто измеряется в децибелах (дБ).
  • Частота: Частота звуковой волны влияет на ее тон. Высокие частоты слышатся как высокие звуки, а низкие частоты как низкие.
  • Длина волны: Хотя она не воспринимается напрямую нашими чувствами, длина волны звуковой волны обратно пропорциональна ее частоте.

Скорость звука

Скорость, с которой путешествуют звуковые волны, зависит от среды, через которую они проходят. Например, звук путешествует быстрее в твердых телах, чем в жидкостях, и быстрее в жидкостях, чем в газах. Скорость звука в воздухе при комнатной температуре (около 20 °C) составляет около 343 метров в секунду (м/с).

Формула скорости звука

    скорость звука = частота × длина волны

Как и в случае с другими волнами, если вы знаете скорость и частоту звуковой волны, вы можете определить ее длину волны.

Повседневные примеры волн и звука

Музыкальные инструменты

Музыкальные инструменты создают звуковые волны, вызывая вибрации в воздухе. Например, когда вы дергаете струну гитары, струна вибрирует и передает эту энергию окружающему воздуху, создавая звуковые волны. Частота этих вибраций определяет тон звука, который может быть изменен путем изменения натяжения струны или длины вибрирующей части.

Коммуникация

Человеческая речь формируется, когда голосовые связки вибрируют, производя звуковые волны, которые в сочетании с резонансом в горле, рту и носовых ходах позволяют нам общаться с помощью устной речи. Эти звуковые волны могут передаваться через воздух и достигать ушей другого человека, где они интерпретируются как слова и звуки.

Ультразвук

Ультразвуковая технология использует звуковые волны высокой частоты, превышающие диапазон человеческого слуха, для создания изображений внутренних структур тела, например, во время дородового обследования. Эти звуковые волны излучаются зондом, проникают в тело и частично отражаются внутренними структурами. Затем изображение создается путем обработки эха.

Сонар

Сонар (звукоподводная навигация и определение расстояния) использует распространение звука для навигации, связи или обнаружения объектов под поверхностью воды. Например, подводные лодки и рыболовные суда часто используют сонар для картографирования морского дна или обнаружения косяков рыб.

Экспериментируем со звуком

Простой эксперимент с шепчущими чашками

Вы можете легко увидеть, как работающие звуковые волны, выполняя простой эксперимент с использованием бумажных стаканчиков и нити. Возьмите два бумажных стаканчика и проделайте отверстие внизу каждого. Пропустите длинную нить (около 10 метров) через отверстия и завяжите узлы, чтобы нить не выскользнула.

Держите одну чашку и передайте другую другу. Убедитесь, что нить натянута, а затем говорите в свою чашку, пока ваш друг слушает. Вы заметите, что звук распространяется по нити к вашему другу.

Объяснение

Звуковые волны от вашего голоса вызывают вибрации в дне чашки. Эти вибрации распространяются по нити к другой чашке, которая действует как динамик и вибрирует, производя звуки, которые может услышать ваш друг.

Практикуемся с камертоном

Камертон — еще один отличный инструмент для наблюдения за звуком. Когда вы ударяете его о поверхность, он вибрирует с определенной частотой, производя чистый тон. Держите вибрирующий камертон около уха или погружайте его в воду и наблюдайте, как он образует рябь на воде, демонстрируя распространение звуковых волн.

Заключение

Понимание волн и звука является основой для понимания динамики окружающего мира, влияя на все - от науки до музыки и технологий. Определив принципы свойств волн и их воздействие, мы создаем фундамент для дальнейшего исследования во многих научных и прикладных областях.

Этот путь по основам волн и звука вооружает вас фундаментальными знаниями, необходимыми для изучения более сложных концепций физики и понимания сложного танца энергии, движущейся через различные среды в виде волн.


Девятый класс → 4


U
username
0%
завершено в Девятый класс

← Предыдущий (3.4.4)
Тепловые двигатели и эффективность
Следующий (4.1) →
Waves and their types

Комментарии 



Волны и звук

https://www.physicsflow.com/g9/4?pfal=ru