Сайт по физике для учеников.
Отражение звука.Эхо.
Отражение звука - явление, возникающее при падении звуковой волны на границу раздела двух упругих сред и состоящее в образовании волн, распространяющихся от границы раздела в ту же среду.Звуковое эхо — отражённый звук. Обычно эхо замечают, если слышат также прямой звук от источника, когда в одной точке пространства можно несколько раз услышать звук из одного источника, пришедший по прямому пути и отражённый (возможно несколько раз) от окружающих предметов.
Однократное эхо — это волна, отражённая от препятствия и принятая наблюдателем.
Многократное эхо — это эхо, возникающее при каком-нибудь громком звуке, что порождает не один, а несколько следующих друг за другом звуковых откликов.
Эхо образуется в результате отражения звука от различных преград — стен большого пустого помещения, леса, сводов высокой арки в здании и т.д.
Эхо слышно лишь в том случае, когда отражённый звук воспринимается отдельно от произнесённого. Для этого нужно, чтобы промежуток времени между воздействием этих двух звуков на барабанную перепонку уха составлял не менее 0,06 с.
Образованию эха в комнате препятствует находящаяся в ней мебель, шторы и другие предметы, частично поглощающие отражённый звук. Поэтому в таком помещении речь людей и другие звуки не искажаются эхом и звучат чётко и разборчиво.
Большие полупустые помещения с гладкими стенами, полом и потолком обладают свойством очень хорошо отражать звуковые волны. В таком помещении благодаря набеганию предшествующих звуковых волн на последующие получается наложение звуков, и образуется гул. Для улучшения звуковых свойств больших залов и аудиторий их стены часто облицовывают звукопоглощающими материалами.
Вопросы. 1. В результате чего образуется эхо? (В результате отражения звука от поверхности)
2. Почему эхо не возникает в маленькой, заполненной мебелью комнате, но возникает в большом полупустом помещении? (Потому что мебель – звукопоглощающие объекты. Потому что в маленькой комнате отраженный звук сливается с основным.)
3. Как можно улучшить звуковые свойства большого зала? ( Потребуется облицовать звукопоглощающими материалами стены зала.)
4. Почему при использовании рупора звук распространяется на большее расстояние? ( Потому что звуковые волны в рупоре образуют так называемый узконаправленный пучок.)
Задачи из Лукашика:
898. Почему, изменяя натяжные струны, можно изменять высоту тона музыкального инструмента?
Так как тон звука определяется частотой колебаний, то изменяя натяжение струны, вы изменяете частоту колебаний струны и силу упругости, а значит и тон звука. Чем больше частота, тем выше тон звука.
899. Почему струны, предназначенные для создания низких звуков (басовые), оплетают спиралью из проволоки?
При обматывании струны проволочной спиралью ее масса увеличивается, а жесткость (коэффициент упругости) остается почти неизменной. В результате собственная частота колебаний уменьшается.
900. Крупный дождь можно отличить от мелкого по более громкому звуку, возникающему при ударах капель о крышу. На чем основана такая возможность?
Капля при ударе о крышу вызывает ее колебание. Амплитуда, характеризующая громкость звука, зависит от величины возмущающей силы, которую приблизительно можно выразить как F=p/t , Где p— импульс капли, t — время удара. У крупных капель масса и скорость больше, чем у мелких. Поэтому у нее возмущающая сила больше и громкость выше.
901. Стук получается более громким, если стучать не в стену, а в дверь с одинаковой силой. Почему это происходит?
Масса стены больше массы двери, поэтому амплитуда колебаний двери больше, чем стены, а громкость звука пропорциональна квадрату амплитуды.
902. Ухо человека способно воспринимать как музыкальный тон звуковые колебания с частотой от 16 до 20 000 Гц. Какой диапазон длин звуковых волн способен воспринимать человек при скорости звука 340м/с.
Дано: Решение:
V1= 16Гц λ= v(ню) * T ; T= 1/v ; λ= v(ню)/v
V2= 20 000 Гц λ1= v(ню)/v1 = 340/16=21,25м;
V (ню) = 340 м/с λ2= v(ню)/v2 = 340/20 000=0,017м.
λ1= ? λ2=? Ответ: 21,25м; 0,017м.
903. Какой частоте колебаний камертона соответствует в воздухе звуковая волна длиной 34 см при скорости звука, равной 340 м/с?
Дано: Решение:
λ=34 см = 0,34 м λ= v(ню)/v; v=v(ню)/ λ
v (ню)=340м/с v=340/0,34=1000Гц
v=? Ответ: 1000 Гц
904. Наблюдатель, находящийся на 2 км 150м от источника звука, слышит звук, пришедший по воздуху, на 4,8 с позднее, чем звук от того же источника, пришедший по воде. Определите скорость звука в воде, если скорость звука в воздухе равна 345 м/с.
Дано: Решение:
s=2км 150 м=2150м t1=s/v1= 2150/345=6,2c
∆t=4,8c t2=t1-4,8c=6,2с-4,8 =1,4с
V1(ню)=345м/с v2=s/t2=2150/1,4= 1538 м/с
V2(ню)=? Ответ:1538м/с.
905. Первый раскат грома дошел до наблюдателя через 15 с, после того как была замечена вспышка молнии. На каком расстоянии от наблюдателя возникла молния? Скорость звука примите равной 340 м/с, а скорость света — равной 3 • 10(в 8 степени) м/с.
Дано: Решение:
t=15c S= vзв*t
v(ню)зв=340м/с 340 * 15=5100м=5,1км
v(ню)св=3*10 (в 8 степени) Ответ:5,1 км
S=?
906. По звуку легко обнаружить в небе летящий самолет обычного типа и трудно — реактивный. Почему?
Скорость реактивных самолетов больше скорости звука в воздухе, поэтому в этом случае звук отстает от самолета и мы не видим самолета в том месте, откуда приходит звук.
907. Почему на открытом воздухе музыка, пение, речь оратора звучат менее громко, чем в закрытом помещении ?
На открытом воздухе речь и т.п. распространяется вокруг источника звука и рассеивается. А в закрытом , звуковые волны отражаются от стен и накладываются друг на друга, усиливают амплитуду колебаний 908. Почему ораторы, выступая на городской площади, говорят медленно, отделяя слово от слова длительной паузой?
Если ораторы будут говорить все в быстром темпе, то звуковые волны будут накладываться друг на друга. Следовательно, их речь будет не понятна окружающим.
909. Стекло поглощает звук меньше, чем воздух. Почему же уличный шум лучше слышен при открытых окнах?
Если будет открыто окно, то звуковые будут проходить внутрь помещение. А если окно будет закрыто, то оно будет отражать звук.
910. Охотник выстрелил, находясь на расстоянии 170 м от лесного массива. Через сколько времени после выстрела охотник услышит эхо?
Дано: Решение:
V=340 T=S/V
S1=170 T=170*2/340=340/340 = 1
S2=170 Ответ: 1м/с
T=?
911. Каково назначение деревянного корпуса в струнных музыкальных инструментах?
Усиление звуковых волн, резонатор.
912. Почему иногда при исполнении оперных арий хрустальные люстры начинают звенеть?
Хрустальные подвески люстры имеют собственную частоту колебаний и при совпадении частоты поющего голоса с собственной частотой колебания наступает резонанс. Подвески начинают раскачиваться и, ударяясь друг об друга, звенят.
913. В какой последовательности на шкале длин волн следует расположить диапазоны слышимого звука, ультразвука и инфразвука?
Инфразвук, слышимый звук, ультразвук.
914. Наличие полостей в стальной детали можно обнаружить с помощью ультразвукового дефектоскопа. Первый звуковой сигнал был получен 180 мкс после посылки, а второй – через 60 мкс. Какова высота детали? На какой глубине обнаружен дефект в детали? Скорость ультразвука в стали равно 5000 м/с.
Дано: Решение:
∆t1=180 мкс=180*10(в -6 степени) с H= (v*∆t 1)/2 ; h=(v*∆t)/2
∆t2=60 мкс=60*10(в -6 степени) с H= 180*10(в -6 степени)*5*10(в кубе) /2 = 0,45 м = 45 см
V(ню)=5000 м/с=5*10 (в кубе) h=5*10(в кубе)*60*10(в -6 степени) / 2 = 0,15 м = 15 см
H=? h=? Ответ: 45 см; 15 см.
Сайт подготовки к ЕГЭ и ОГЭ по физике