Най-важното от урока
Звук: Механична вълна с честота между 16 Hz и 20 000 Hz. Под 16 Hz е инфразвук, над 20 000 Hz е ултразвук.
Среда: Звукът се нуждае от среда (газ, течност, твърдо тяло) и не се разпространява във вакуум.
Скорост: Най-бързо се движи в твърди тела, най-бавно – в газове. Пример: \(v_{стомана} > v_{вода} > v_{въздух}\).
Интензитет (\(I\)): Мярка за енергията на звука. По-големият интензитет означава по-силен звук. Намалява с отдалечаване от източника.
Среда: Звукът се нуждае от среда (газ, течност, твърдо тяло) и не се разпространява във вакуум.
Скорост: Най-бързо се движи в твърди тела, най-бавно – в газове. Пример: \(v_{стомана} > v_{вода} > v_{въздух}\).
Интензитет (\(I\)): Мярка за енергията на звука. По-големият интензитет означава по-силен звук. Намалява с отдалечаване от източника.
Звук са механични вълни, които човешкото ухо може да възприеме. Те имат честота в диапазона от 16 Hz до 20 000 Hz (или 20 kHz).
Механични вълни с честота под 16 Hz се наричат инфразвук, а тези над 20 000 Hz – ултразвук.
Когато разтрептим дълга пластмасова линийка, тя трепти с ниска честота (инфразвук) и не я чуваме. Когато скъсим стърчащата ѝ част, честотата на трептене се увеличава и ако влезе в диапазона 16-20000 Hz, чуваме звук.
Прилеп издава сигнал с честота 50 000 Hz, за да се ориентира. Този сигнал звук, инфразвук или ултразвук е?
Отговор: Ултразвук, защото честотата 50 000 Hz е по-висока от 20 000 Hz.
Звукът е механична вълна и се нуждае от среда (газ, течност или твърдо тяло), за да се разпространява. Звукът не може да се разпространява във вакуум.
Скоростта на звука е най-голяма в твърди тела, по-малка в течности и най-малка в газове. Например, във въздух при 20°C е около 343 m/s, а в стомана е около 5900 m/s.
Ако поставим звънец под стъклен похлупак и изтеглим въздуха, ще спрем да чуваме звъненето, въпреки че виждаме как чукчето удря камбанката. Това е така, защото във вакуум няма среда, по която звукът да се движи.
Ако далеч в морето стане подводна експлозия, ще чуете ли звука по-бързо, ако сте под водата или на брега?
Отговор: Под водата, защото скоростта на звука във вода (около 1500 m/s) е много по-голяма от скоростта му във въздух (около 340 m/s).
Звуковата вълна пренася енергия. Интензитет (I) на звука е физична величина, която показва каква енергия (\(E\)) пренася вълната за единица време (\(t\)) през единица площ (\(S\)).
\[ I = \frac{E}{t \cdot S} \]
Интензитетът е свързан със силата на звука, която възприемаме. По-голям интензитет означава по-силен звук.
Мерната единица за интензитет е ват на квадратен метър (\(W/m^2\)).
Звукът от високоговорител в дискотека има много по-голям интензитет (например \(10^{-3} W/m^2\)) от звука при тих разговор (около \(10^{-7} W/m^2\)).
Ако увеличим силата на звука на телефона си, как се променя интензитетът на звуковата вълна, която той излъчва?
Отговор: Интензитетът се увеличава.
Колкото по-далеч сме от източник на звук, толкова по-слаб го чуваме. Това се дължи на факта, че енергията, излъчена от източника, се разпределя върху все по-голяма площ с отдалечаването.
Тъй като енергията се разпределя върху по-голяма площ (\(S\)), интензитетът \(I = E/(t \cdot S)\) намалява.
Защо чувате по-силно музиката, когато сте близо до колоната на концерт, отколкото когато сте в задния край на залата?
Отговор: Защото близо до колоната интензитетът на звука е по-голям. В задния край на залата същата звукова енергия се е разпределила върху много по-голяма площ и интензитетът е по-малък.
Задачи за упражнение
Лесна: Човек може да чуе звук с честота 25 Hz, но не и такъв с честота 10 Hz. Защо?
Честотата 25 Hz попада в чуваемия за човека диапазон (16 Hz - 20 000 Hz), докато 10 Hz е под долната граница от 16 Hz и представлява инфразвук.
Средна: Виждате светкавица и след 5 секунди чувате гръмотевицата. Ако приемем, че скоростта на звука във въздуха е 340 m/s, на какво разстояние от вас е паднала мълнията?
Използваме формулата за път: \(S = v \cdot t\).
\(S = 340 \, \text{m/s} \cdot 5 \, \text{s} = 1700 \, \text{m}\), или 1.7 km.
Отговор: Мълнията е паднала на 1700 метра разстояние.
\(S = 340 \, \text{m/s} \cdot 5 \, \text{s} = 1700 \, \text{m}\), или 1.7 km.
Отговор: Мълнията е паднала на 1700 метра разстояние.
Трудна: Двама астронавти са на повърхността на Луната, където няма атмосфера (вакуум). Единият удря с чук по скала. Ще чуе ли другият астронавт звука от удара? Обосновете се.
Отговор: Не, няма да чуе нищо. Звукът е механична вълна и се нуждае от среда, за да се разпространява. Тъй като на Луната няма атмосфера (има вакуум), няма частици, които да предадат трептенето от скалата до ухото на втория астронавт.
