Что такое звук? Звук вызывается вибрациями. Высота и громкость звука, который производится, определяется размером и скоростью этих вибраций. Человеческие уши развивались, чтобы собирать и обрабатывать звук, позволяя нам слышать. Звук используется для различных целей, таких как медицинские изображения и сонар. Студентам понравится использовать следующие задания для создания диаграмм и понимания звуковых волн и их использования.
Все, что мы когда-либо слышали, было сделано вибрацией, энергия которой была передана нашим ушам с помощью продольных волн. Продольные волны - это волны, в которых частицы среды колеблются в том же направлении, что и направление, в котором движется волна. Звуковые волны могут распространяться через твердые тела, жидкости и газы. Однако, поскольку им нужна среда для перемещения, звуковые волны не могут проходить через вакуум.
Звуковые волны распространяются быстрее всего в твердых телах, потому что частицы находятся ближе друг к другу и имеют прочные связи. Звук распространяется со скоростью 340 м / с в воздухе, 1560 м / с в воде и 5000 м / с в стали. Это намного медленнее, чем скорость света, которая составляет 3 x 10 8 м / с (300 000 000 м / с). Это объясняет, почему мы сначала видим вспышку молнии, а затем слышим грохот грома. Как и другие волны, такие как электромагнитные волны , звуковые волны могут отражаться, преломляться и дифрагировать. Отраженные звуковые волны более известны как «эхо».
Громкость и высота звука связаны с формой звуковой волны. Громкость волны связана с амплитудой волны. Чем больше амплитуда, тем громче звук. Шаг связан с частотой волны, которая измеряется в герцах. Волна с высокой частотой имеет высокий шаг. Хотя мы не видим звуковые волны, мы можем использовать осциллограф, подключенный к микрофону, для визуального представления волн. Используя осциллограф, мы можем сравнить высоту и громкость разных волн.
Диапазон нормального человеческого слуха составляет от 20 Гц до 20 000 Гц (20 кГц). Диапазон слышимости варьируется от человека к человеку, причем диапазон уменьшается с возрастом. Звук с частотой выше 20 кГц называется ультразвуком ; звуки с частотой ниже 20 Гц известны как инфразвук. Ультразвук имеет ряд практических применений. Ультразвуковые волны могут быть использованы для проверки хода беременности. В отличие от рентгеновских лучей, которые являются ионизирующими, ультразвуковые волны не причинят вреда плоду. Они также используются некоторыми животными, такими как летучие мыши и дельфины, чтобы найти вещи. Эти животные посылают ультразвук, а затем слушают эхо. Разница во времени и местоположение этой отраженной волны дает животным представление о том, где находится объект.
Человеческие уши были приспособлены, чтобы найти звуки хорошо. Наличие двух ушей позволяет людям понять, из какого направления исходит звук. Наружная часть уха, известная как ушная раковина, направляет звуковые волны вниз в слуховой проход. В конце ушного канала находится очень тонкий кусочек кожи, известный как барабанная перепонка. Звуковые волны вызывают вибрацию барабанной перепонки. На другой стороне барабанной перепонки находятся три очень маленькие кости, известные под общим названием косточки. Эти три кости называются молотом, наковальней и стременем, названными в честь их форм. Эти кости расположены таким образом, что усиливают вибрации. Стремя соединено с улиткой, которая заполнена жидкостью, которая преобразовывает колебания в электрические сигналы. Эти сигналы затем передаются в мозг через слуховой нерв.
Зажгите любопытство, проведя исследование звуковых волн с помощью обычных предметов. Ученики могут использовать линейки, резинки или тюнинг-форки для изучения вибраций и наблюдения, как звук распространяется через разные среды.
Расширьте обучение, помогая ученикам создавать самодельные инструменты, такие как соломенные флейты или гитары из коробок. Используйте их для демонстрации, как изменение длины, натяжения или толщины влияет на тон и громкость звуков.
Поощряйте исследования с помощью браузерного осциллографа. Пусть ученики записывают звуки, наблюдают формы волн и сравнивают амплитуду и частоту, связывая визуальные данные с услышанным.
Развивайте сотрудничество через вызов группам найти предметы, издающие высокие и низкие тоны или громкие и тихие звуки. Обсудите, почему каждый предмет звучит по-разному в зависимости от материала и размера.
Свяжите обучение с обсуждением реальных применений звука, от музыкальных инструментов до медицинского ультразвука. Поощряйте дискуссию о том, как понимание звуковых волн улучшает технологии и коммуникацию.
Sound is produced by vibrations that travel through a medium, such as air, water, or solids. These vibrations create sound waves that our ears detect and interpret as sound.
You can't hear sound in space because sound waves need a medium like air or water to travel. Space is a vacuum, meaning there are no particles for the vibrations to move through, so sound can't be heard.
Pitch is determined by the frequency of a sound wave, while volume depends on the amplitude. Higher frequency means higher pitch, and greater amplitude means louder volume.
Ultrasound is used for medical imaging (like checking pregnancies), and by animals such as bats and dolphins for navigation and locating objects using echoes.
Human ears collect sound waves through the pinna, funneling them to the eardrum, which vibrates. These vibrations are amplified by the ossicles and converted to electrical signals in the cochlea, then sent to the brain via the auditory nerve.