Урок 37 Тема: Звук в различных средах Цели: познакомить

Урок 37
Тема: Звук в различных средах
Цели: познакомить учащихся с особенностями распространения звука в
различных средах; знать, где эти особенности применяются.
На доске написать:
Если ты, будучи на море, опустишь в воду отверстие трубы,
а другой конец ее приложишь к уху, то услышишь идущие вдали корабли.
Леонардо да Винчи
ХОД УРОКА.
I. Организационный момент
II. Повторение
1) Проверка Д/З – таблица
2) К доске – нарисовать шкалу звуковых частот, и рассказать, какие частоты
соответствуют инфразвуку, ультразвуку; привести примеры источников
инфразвуковых и ультразвуковых волн
3) Какое воздействие оказывает инфразвук на организм чел-ка и чем оно
объясняется?
4) Приведите примеры использования ультразвуковых волн представителями
животного мира
5) Где и для чего применяется инфразвук и ультразвук?
6) Вопросы есть?
III.Объяснение нового материала
Вступление
Мы живем в мире звуков. Мы охотно слушаем музыку, пение птиц
Звуковая волна может проходить самые различные расстояния.
Орудийная стрельба слышна на 10-15 км, ржание лошадей и лай собак- на 2-3 км,
а шепот всего на несколько метров. Эти звуки передаются по воздуху.
Давайте послушаем о том, какие вещества проводят звуки хорошо, а какие
плохо.
1. ЗВУК В ГАЗАХ.
А) впервые скорость звука в воздухе была измерена в 1636 г. фр. ученым
М. Мерсенном.
При температуре 20°C она равна 343 м/с, т.е. 1235 км/ч.
Б) При дальнейших опытах, наблюдениях было установлено, что скорость звука
зависит от температуры среды
При 0°C скорость звука в воздухе составляет 331 м/с.
??Кто может сделать вывод о зависимости скорости звука в воздухе от его темп-ры
(с увеличением температуры воздуха скорость звука возрастает,
а с уменьшением – убывает).
В) звук распространяется не только в воздухе, но и в других газах.
????? Какие газы вы еще знаете?
Так, при температуре 0 град. скорость звука в водороде 1284 м/с,
в гелии – 965 м/с, а в кислороде – 316 м/с.
Г) А сейчас сравним скорость звука в воздухе со скоростью света.
Вспомним грозу. Какие два физические явления мы наблюдаем во время грозы?
- световое – молния
- звуковое – гром.
Мы сначала видим вспышку молнии
и лишь через некоторое время слышим раскаты грома (рис 52)
Почему так происходит?
Звук требует некоторого времени, чтобы от места своего возникновения дойти
до нашего уха; свет же пробегает это расстояние почти мгновенно.
ВЫВОД: что скорость звука в воздухе значительно меньше скорости света
Для справки скорость света в воздухе ≈ 3000 000 м/с
Зинаида Михайловна всегда говорила: если после вспышки молнии до грома
можно сосчитать до 5, то гроза далеко и ее не стоит бояться.
?????? Сейчас, зная скорость звука в воздухе (343 м/с), вы можете сказать, какое
расстояние имела в виду З.М. 343 х 5 = 1715 м
Д) А сейчас сравним скорость звука в воздухе со скоростью пули.
Кто-нибудь из вас знает, больше или меньше начальная скорость пули,
вылетающей из пулемета Калашникова.
РИСУНОК:
825 м/с
ВЫВОД: начальная скорость пули, вылетающей из пулемета Калашникова,
больше скорости звука в воздухе.
Поэтому, человек, услышавший звук выстрела или свист пули,
может не беспокоиться: эта пуля его уже миновала.
Пуля обгоняет звук выстрела и достигает своей жертвы до того, как приходит этот звук
2. ЗВУК В ЖИДКОСТЯХ
А) Вода тоже хорошо проводит звук.
Нырнув в воду, можно отчетливо слышать, как стучат друг о друга камни.
Если ты, будучи на море, опустишь в воду отверстие трубы,
а другой конец ее приложишь к уху, то услышишь идущие вдали корабли.
(Леонардо да Винчи)
Б) Скорость звука в воде впервые была измерена в 1826 г. Ж. Колладоном и Я.
Штурмом. (рис. 53) – ПРОЧИТАТЬ.
ЗАПИСАТЬ при темп-ре 8град скорость равна 1440 м/с.
ВЫВОД: Скорость звука в жидкостях больше скорости звука в газах. в 3 – 4 раза
В) На границе между двумя разными средами часть звук.вой волны отражается,
а часть проходит дальше.
При переходе звука из воздуха в воду 99,9% зв. энергии отр-ся назад
однако давление в прошедшей в воду звук.вой волне оказывается почти в 2 раза больше
Слуховой аппарат рыб реагирует именно на это.
Поэтому, крики и шумы над поверхностью воды являются верным способом
распугать морских обитателей.
Человека же, оказавшегося под водой, эти крики не оглушат: при погр-нии в воду
в его ушах останутся воздушные «пробки», которые и спасут его от звук. перегрузки.
При переходе звука из воды в воздух снова отр-ся 99,9% энергии.
Но если при переходе из воздуха в воду звуковое давление увеличивалось, то
теперь оно, наоборот, резко уменьшается. Именно по этой причине, например, не
доходит до человека в воздухе звук, возникающий под водой при ударе одним
камнем о другой.
Такое поведение звука на границе между водой и воздухом дало основание нашим
предкам считать подводный мир «миром молчания». Отсюда же и выражение «Нем
как рыба».
Г) Проводимость звука в воде очень полезна для человека.
Корабли и подв. лодки оснащены акустическим оборудованием для обнаружения
местоположения судов, подводных скал. Можно определить направление и
расстояние, на котором они находятся.
Достижения современной мирной и военной гидроакустической техники
весьма впечатляющи.
Чтобы вы могли в полной мере ощутить ее роль, ______ прочитает о двух
эпизодах, связанных с подводной лодкой, которой суждено было стать легендарной.
3. ЗВУК В ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ.
Скорость звука в твердых телах больше, чем в жидкостях и газах.
Приложите ухо к рельсам, и вы услышите шум приближающегося поезда
значительно раньше и на большем расстоянии.
Значит, металл проводит звук лучше и быстрее, чем воздух.
Если бы мы, находились в Москве,
могли крикнуть так громко, чтобы звук долетел до Петербурга,
то нас услышали бы там только через полчаса,
а если бы звук на это же расстояние распространялся в стали,
то он был бы принят ч/з две минуты.
Давно замечено, что хорошей проводимостью звука обладает земля.
Поэтому в старые времена при осаде в крепостных стенах помещали
«слухачей», которые по звуку, передаваемому землей, могли определить, ведет ли
враг подкоп к стенам или нет.
Прикладывая ухо к земле, также следили за приближением вражеской конницы.
Историк Карамзин Н.Н. пишет, что Дмитрий Донской перед Куликовской битвой сам
выехал на разведку в поле и, приложив ухо к земле, услышал конский топот
приближающихся татарских полчищ.
Твердые тела хорошо проводят звук. Благодаря этому люди, потерявшие слух,
иной раз способны танцевать под музыку, которая доходит до их слуховых нервов
не через воздух и наружное ухо, а через пол и кости.
Потерявший слух И.С. Бах слушал звуки через деревянную трость, один конец
которой приставлял к уху, а другой к поверхности фортепиано
Если кому-либо трудно представить себе, что звук может приходить не только из
воздуха, пусть он прижмет свои ручные часы ко лбу: если вокруг тихо, то при достаточно
остром слухе он услышит тиканье, звуки которого, минуя воздух, прошли через металл
часовой крышки и кости черепа.
Почему когда вы что-то грызете, то вам слышится страшный грохот,
хотя ваши соседи почему-то едят совершенно бесшумно?
И здесь виновата костная проводимость!
Грохот, который вы слышите от себя, дошёл до ваших барабанных перепонок не
по воздуху, а по костям черепа.
А тот звук, который вы слышите от соседей, дошел по воздуху и был по пути
значительно ослаблен.
Для звука есть только одна преграда, и ее легко обнаружить. Если завести
будильник и накрыть его колпаком, то звук будет слышен. Но если из-под колпака
выкачать воздух, то звук исчезнет. Почему? Потому что звук не может передаваться
через пустоту. Должна быть обязательно упругая среда. Звуковая волна –
чередование сгущений и разряжений. А если нет среды, то что будет сгущаться?
Для распространения звука необходима упругая среда. В вакууме звуковые волны
распространяться не могут, так как там нечему колебаться. ОПЫТ: если поместить под
стеклянный колокол Эл. Звонок, то по мере выкачивания из-под колокола воздуха мы
обнаружим, что звук от звонка будет становиться все слабее и слабее, пока не
прекратится совсем.
IV. Закрепление материала
Что заинтересовало вас сегодня на уроке более всего?
Пригодятся ли вам знания, полученные сегодня на уроке?
V. Итоги урока. ОЦЕНКИ
Д/З
а) §
Явление сверх дальнего распространения звука в подводном звуковом канале специалисты
использовали для создания спасательной системы «Софар». С кораблей и самолетов, терпящих
бедствие, сбрасывают небольшие бомбочки весом от 0,5 до 2,5 кг, которые взрываются на глубине
залегания оси звукового канала. Береговые посты принимают место взрыва, а следовательно, и
место катастрофы.
Однажды я жил у реки, а напротив была гора. Она была так далеко, что если крикнуть, то эхо возвращалось
лишь через шесть часов. Я живо смекнул, что к чему. Бывало, когда ложусь спать, крикну погромче:
- Пора вставать!
А через шесть часов, под утро, эхо как крикнет под ухом:
- Пора вставать! Ну я и вставал.
Можно ли поверить рассказчику? Зная скорость звука, оцените, на каком расстоянии находилась от него
гора - будильник.
В начале 1945 года из отрезанного Данцига, где находилась немецкая
школа подводного плавания, вышел в Киль под усиленным конвоем самый
большой немецкий лайнер "Вильгельм Густлов".
На нем находилось четыре тысячи высококвалифицированных
подводников, которых уже ждали в Киле, чтобы укомплектовать ими 70
подводных лодок. Всего же на корабль набилось более шести тысяч
человек.
В этом районе патрулировала подводная лодка С-13 под
командованием капитана 3-го ранга А. И. Маринеско.
В январе на Балтике темнеет рано, к тому же шел снег; рассчитывать
можно было только на гидроакустику.
Около 8 часов вечера гидроакустик доложил о далеком шуме винтов
и указал пеленг на группу кораблей.
Маринеско применил дерзкий маневр: он зашел со стороны берега и
выпустил четыре торпеды по главной цели, теперь уже отчетливо
выделявшейся среди кораблей охранения.
Лайнер быстро пошел ко дну. Лодке удалось уйти от бомбежки и
преследования.
Узнав о потоплении морского гиганта, Гитлер приказал расстрелять
командира конвоя, в Берлине же во второй раз за время войны был
объявлен трехдневный траур (первый раз это было после разгрома
фашистских войск под Сталинградом). В эфир пошло сообщение, что
командир С-13 объявлен "личным врагом Германии".
Прошло десять дней, и снова ночью, и снова гидроакустики
обнаружили шумы большого корабля с охранением и вывели лодку на
дистанцию видимости. Новый торпедный залп - и перестал существовать
еще один громадный транспорт - "Генерал Штойбен". Из находившихся на
его борту 3600 солдат и офицеров спаслось менее трехсот.
Найти в кромешной мгле и отправить на дно моря два гигантских
корабля с целой дивизией гитлеровцев за одну декаду - в этом военном
триумфе подводной лодки роль гидроакустиков была не последней.
ВОЗДУХ
99,9 %
звуковой
энергии
отражается
ВОДА
давление
в звуковой волне
оказывается
в 2 раза больше