Воздух лучше передает звук чем дерево

Проводники звука

Звуковая волна может проходить самые различные расстояния. Так, орудийная стрельба слышна на 10— 15 километров, паровозный гудок — на 7—10, ржание лошадей и лай собак — на 2—3 километра, а шопот — всего на несколько метров. Эти звуки передаются по воздуху.

Но проводником звука может быть не только воздух.

Приложите ухо к рельсам, и вы услышите шум при­ближающегося поезда значительно раньше и на боль­шем расстоянии, чем этот шум донесётся к вам по воздуху. Значит, металл проводит звук лучше и быстрее, чем воздух.

В хорошей проводимости звука металлами нас убе­ждает ещё один замечательный опыт. Если к роялю при­крепить один конец металлической проволоки, а другой её конец провести в ту часть здания, куда по воздуху звук игры донестись не может, и соединить этот конец со скрипкой, то звук рояля будет хорошо слышен. При этом создаётся впечатление, что он исходит от скрипки.

Давно замечено хорошее распространение звука и по земле. Известный русский писатель Карамзин в «Исто­рии государства Российского» пишет, как перед Кули­ковской битвой князь Димитрий Донской сам выехал на разведку в поле и, приложив ухо к земле, услышал конский топот приближающихся татарских полчищ.

Нередко можно видеть странную на первый взгляд картину: машинист или шофёр, взяв деревянную палку, прикладывает один её конец к различным частям мотора, а другой конец — к уху, а иногда берёт эту палку даже в зубы. Пользуясь хорошей проводимостью звука деревом, он прислушивается к шуму отдельных движущихся деталей внутри машины и определяет, хорошо ли они работают.

Вода также хорошо проводит звук. Нырнув в воду, можно отчётливо слышать, как стучат друг о друга камни, как шумит перекатывающаяся во время прибоя галька, как работает машина парохода.

Свойство воды — хорошо проводить звук — широко используется в наше время для звуковой разведки на море во время войны, а также для измерения морских глубин.

Приведённые примеры говорят о том, что звуковая волна может передаваться не только по воздуху или вообще по газам, но и по жидкостям и твёрдым телам.

Для звука есть только одна преграда, и её легко об­наружить очень простым опытом. Если завести будиль­ник и накрыть его стеклянным колпаком, звон будет хорошо слышен. Но если из колпака выкачать воздух, звук умрёт. Почему? Потому что звук не может пере­даваться через пустоту. И это легко объяснимо. Ведь в пустоте нечему колебаться! Звуковая волна—чередо­вание сгущений и разрежений, — встречая на своём пути пустоту, как бы обрывается.

Источник

Учебники

Журнал «Квант»

Общие

А так ли хорошо знакомо вам распространение звука? // Квант. — 2008. — № 3. — С. 32-33.

По специальной договоренности с редколлегией и редакцией журнала «Квант»

Мы представляли себе атомы, частицы, колебания и волны, которых никогда не видит
глаз, не слышит ухо и которые можно различить только при помощи воображения.
Джон Тиндаль
В оптике и акустике эти опыты рассматриваются как доказательства волновой природы света и звука.
Генрих Герц
Когда звук распространяется по воздуху, по воде и в твердом теле, то. он рассеивается.
Но есть и другая причина, вследствие которой он слабеет. Он теряет часть своей энергии,
и мы говорим в этом случае о «поглощении (абсорбции) звука», о «поглощающих звук веществах».
Уильям Генри Брэгг
Рассмотрим простейший пример — распространение звука в одномерном пространстве.
Для вывода нам сначала необходимо понять, что же в действительности происходит.
Ричард Фейнман

Содержание

Немало физиков, занимающихся акустикой, обращали внимание на схожесть некоторых звуковых явлений с оптическими. Верно и обратное: изучение света побуждало искать аналогии с распространением звуковых колебаний С тем же столкнулись и мы, решив посвятить новый выпуск «Калейдоскопа» волновым процессам, — обнаружили множество точек пересечения акустики и оптики. Пришлось делить тему пополам, и если мы сегодня сосредоточимся на звуке, то в следующий раз обязательно обратимся к электромагнитным волнам, прежде всего — световым.

Отметим сразу, что и тут и там во всем разнообразии волновых явлений в первую очередь нас будут интересовать ситуации, связанные с рассеянием и поглощением. Нельзя сказать, что им уделено достаточно внимания в курсе элементарной физики, в то время как в жизни мы встречаемся с ними повседневно.

Если говорить о звуковых волнах, то они — один из главнейших источников информации об окружающем нас мире. Разговорная речь, музыка, звуки живой природы, обмен сообщениями по телефону, аудиотехника — мы живем в акустически насыщенной атмосфере. Неизмеримо возросла и плотность вредных звуков — раздражающих, а порой и просто опасных для здоровья шумов.

Как донести одни из них до нас с возможно меньшими потерями и искажениями, а другие (если не удается избавиться от них) хотя бы ослабить? Как поставить нам на службу неслышимые звуки? В поисках ответов последуем совету Фейнмана и начнем с относительно простых акустических примеров.

Вопросы и задачи

Микроопыт

Поделитесь сухариками со своим товарищем и начните вместе с ним их грызть. Не кажется ли вам, что вы производите гораздо больше шума, чем находящийся рядом сосед? Почему?

Любопытно, что…

. давно известные в медицине способы диагностики — выстукивание и прослушивание — нашли применение в акустической дефектоскопии, позволяющей по рассеянию и поглощению посланного в исследуемую среду звукового сигнала определить наличие в ней неоднородностей.

. разгадка описанного в задаче 16 эффекта «галереи шепотов» была найдена в 1904 году знаменитым лордом Рэлеем во время его наблюдений и экспериментов в Лондонском соборе святого Павла. Почти через сто лет подобная разновидность волн стала предметом исследования и применения в оптике, например — для частотной стабилизации лазеров или преобразования частоты светового луча.

. инфразвуковые волны очень слабо затухают в атмосфере, океане и земной коре. Так, мощное низкочастотное возмущение, вызванное извержением в 1883 году индонезийского вулкана Кракатау, обежало земной шар дважды.

. с удалением от эпицентра ядерного взрыва ударная волна превращается в акустическую, причем короткие волны затухают быстрее, чем длинные, и на больших расстояниях сохраняются лишь колебания низких частот. Фиксация таких — инфразвуковых — волн была предложена в середине 50-х годов прошлого века академиком И.К.Кикоиным как метод обнаружения ядерных взрывов, который впоследствии успешно применялся для регистрации испытаний, проводимых США в Тихом океане.

. изобретению Беллом телефона предшествовало основательное изучение им акустики и многолетняя работа в бостонской школе для глухонемых, которым предназначались также сконструированные им усилители звука и приборы для обучения пониманию речи.

. особенность свежевыпавшего снега поглощать в основном высокие частоты была замечена английским физиком Тиндалем, совмещавшим акустические и оптические исследования. А Рэлей, искавший общее во всех колебательных процессах, сумел объяснить повышение тона эха в сосновом лесу лучшим рассеянием и отражением тонкой хвоей коротких звуковых волн, чем длинных, — как при рассеянии света в атмосфере.

. в одном из помещений консерватории в австралийском городе Аделаиде было невозможно слушать игру на рояле — так пронзительно и резко резонировал зал. Из этого положения нашли выход, свесив с потолка несколько полуметровых в ширину полос саржи — хлопчатобумажной ткани с особой отделкой поверхности, позволяющей хорошо поглощать звук.

. звуковые колебания частотой 200-400 герц при достаточно больших уровнях их интенсивности могут очень сильно замаскировать почти все вышележащие частоты. Например, мелодии органа и контрабаса отчетливо слышны в оркестре, хотя их относительная громкость не превышает такие высокозвучащие инструменты, как скрипка и виолончель.

. если «озвучивать» сиренами трубопроводы для транспортировки сыпучих грузов — муки, угольной пыли, измельченной руды, то их пропускная способность возрастает. Такие устройства используются в портах для выгрузки порошкообразных материалов из трюмов грузовых судов. Единственный их недостаток — пронзительный вой.

. колебания звуковой частоты могут использоваться для сушки разнообразных материалов при сравнительно низких температурах, в том числе за счет местного их нагрева при поглощении акустических волн.

Что читать в «Кванте» о распространении звука

Ответы

Микроопыт

Звук, идущий к нам от грызущего соседа по воздуху, рассеивается значительно сильнее, чем звук, распространяющийся к вашему уху непосредственно по черепным костям.

Источник

Что препятствует распространению звука? Распространение звука в среде

Звук порождает тело, которое движется, вибрирует с определенной частотой. Если колебания слишком медленные, то воздух просто обходит объект и звук не возникает. В статье мы расскажем, что препятствует распространению звука, но прежде разберемся, что собой представляет звуковая волна. Рассмотрим процесс появления звука в воздухе, воде, твердых телах.

Как возникает и расходится в воздухе звуковая волна

Источник звука движется и тем самым меняет давление воздуха в близко расположенных слоях. С каждым отклонением тела воздух попеременно сжимается и разреживается. Изменения давления передаются от слоя к слою — так распространяется упругая волна. Расстояние, на котором звук можно будет воспринять, определяется длиной волны, т. е. дистанцией между ближайшими точками сжатия воздуха. Длина волны в свою очередь зависит от частоты колебаний. Звуки большой частоты мы называем высокими, а малой — низкими.

Акустическая волна в разных средах

Вам будет интересно: Скелет курицы: строение, названия и описание костей, фото

Распространение звука в среде зависит от ее строения и характеристик. Жидкости, воздух, твердые тела — все эти вещества устроены по-разному, поэтому проводят звук неодинаково.

Частицы воды и твердых тел удерживает между собой кристаллическая решетка. Атомы связаны электрическими силами, поэтому вода не может полностью растечься, а твердые объекты сохраняют форму. Как только звуковое давление смещает одну частицу, за ней следуют и другие. Это свойство называется упругостью и означает способность среды, тела противостоять деформации. Чем более упругая среда, тем быстрее она проводит звук.

В сравнении с твердыми телами и жидкостями воздух наименее упругий. Это объясняется его строением. Частицы не удерживают между собой никакие связи, поэтому воздух все время стремится рассеяться. Этому препятствует сила тяжести и постоянные столкновения атомов между собой.

При 0° С скорость распространения звука в воздухе — 340 м/с, воде — 1480 м/с. В твердых телах, особенно металлах, звук проходит намного быстрее (до 5-6 тыс. м/с).

Что препятствует распространению звука

От тела звук расходится во все стороны одинаково, но только в том случае, если на его пути нет преград. Не все препятствия мешают распространению звука. Очевидно, что листом картона, как от света, от шума не закроешься. Дело в том, что звуковые волны обходят преграды, если их размер меньше длины волны. Длина волн, которые мы слышим, составляет 0,015-15 м. Дерево волна может обогнуть, а здание или скалистые горы — нет. От таких больших объектов она отражается. Как и свет, звуковая волна отражается под углом, равным по величине углу падения. В момент отражения мы слышим эхо.

Переход звука из среды в среду

Он возможен, только если плотности двух сред не слишком отличаются. Например, у воздуха и воды разница слишком велика. Звук, подойдя к границе, отражается от поверхности реки. Только маленькая часть энергии волны расходуется на вибрацию верхних слоев воды. Под водой, вблизи ее поверхности, звуки еще слышны, а на метровой глубине уже нет.

Среды, обладающие звукоизоляционными свойствами

В зданиях с тонкими стенами хорошая слышимость, потому что звук приводит их в колебательное движение. Стены воссоздают шум в соседнем помещении. Что препятствует распространению звука, что изолирует акустическую волну? Пробковая крошка, минеральная вата, штукатурка с микрочастицами, поролон — все эти материалы имеют общее свойство: в них множество отсеков, пор. Звук, попадая в эти пустоты, многократно отражается и поглощается.

Что препятствует распространению звука в природе? Пример поглощения акустической волны в естественных условиях — туман. При ясной погоде слышно лучше и на большем расстоянии. Туман — это неоднородный воздух, он содержит капельки воды. Часть волны поглощают «отсеки» между водой и воздухом.

Поглощение звуков разной частоты

Есть звуки, которые поглощаются с трудом, все зависит от их частоты. Низкие звуки (пароходный гудок, звон большого колокола) слышно за десятки километров. Их частота составляет 30-50 Гц, поэтому они плохо поглощаются средой. Высокие звуки распространяются не так далеко, потому что легко поглощаются. Например, ультразвук с его частотой свыше 20 тыс. Гц мы вообще не воспринимаем.

Источник

Звуковые свойства древесины

Распространение звука в древесине. Звук, как известно, представляет собой механические волновые колебания, распространяющиеся в упругих средах.

В среднем скорость звука в древесине вдоль волокон составляет 5000 м/с. В плоскости поперек волокон скорость звука примерно в 3-4 раза меньше, чем вдоль волокон, причем в радиальном направлении она несколько выше, чем в тангенциальном. С увеличением влажности и температуры древесины скорость распространения звука уменьшается. Скорость звука в других материалах, м/с: в стали — 5050, свинце — 1200, каучуке — 30, воздухе — 330.

Важной характеристикой древесины при оценке ее способности отражать и проводить звук является акустическое сопротивление.

По мере распространения звуковых волн в материале вследствие потерь энергии на внутреннее трение происходит затухание колебаний. Для характеристики этого явления используют показатель — логарифмический декремент колебаний, численно равный натуральному логарифму отношения двух амплитуд, отделенных друг от друга интервалом в один период.

Определение указанного показателя проводят при продольных и изгибных колебаниях по разработанному ЦНИИМОДом ГОСТ 16483.31 — 74. У древесины камерной сушки разных пород логарифмический декремент колебаний составляет примерно (2-4)·10 6 Нп (Нп (непер) — внесистемная единица логарифмической относительной величины (натурального логарифма отношения двух одноименных физических величин)).

Показатели, характеризующие распространение звука в древесине, используются при разработке методов дефектоскопии и неразрушающего контроля качества (прочности, жесткости, структурной неоднородности, шероховатости) древесины и древесных материалов.

Звукоизолирующая и звукопоглощающая способность. Звукоизолирующая способность древесины характеризуется ослаблением интенсивности прошедшего через нее звука. Это свойство может быть оценено по разнице уровней звукового давления в децибелах (дБ), перед и за перегородкой из древесины, а также по относительному уменьшению силы звука, называемому коэффициентом звукопроницаемости. Так, при толщине 3 см звукоизоляция сосновой древесины составила 12 дБ, коэффициент звукопроницаемости — 0,065; для дубовой древесины при толщине 4,5 см эти показатели соответственно равны 27 дБ и 0,002.

По строительным нормам звукоизоляция стен и перегородки должна быть не ниже 40 дБ. Отсюда видно, что звукоизолирующая способность массивной древесины сравнительно невысока.

Способность древесины поглощать звук вызвана рассеянием звуковой энергии в структурных полостях и необратимыми тепловыми потерями вследствие внутреннего трения. Для оценки этой способности используют коэффициент звукопоглощения, представляющий собой отношение звуковой энергии, теряемой в материале, к энергии плоской падающей волны. Коэффициент звукопоглощения сосновой перегородки толщиной 19 мм в диапазоне частот 100-4000 Гц находится в пределах 0,081-0,110.

Резонансная способность древесины. Древесина широко применяется для изготовления излучателей звука (дек) музыкальных инструментов. Такую древесину называют резонансной. Значительная часть подводимой от струны к деке энергии расходуется на потери внутри материала деки, а также в местах ее закрепления на корпусе инструмента. Лишь 3-5 % общей энергии излучается в воздух в виде звука.

Способность материала обеспечивать излучение звука оценивается по предложенной акад. Н. Н. Андреевым акустической константе.

Наибольшая величина акустической константы характерна для древесины ели, а также пихты и кедра; она составляет примерно 12 м 4 /(кг · с). Резонансные заготовки согласно ГОСТ 6900—83 должны изготавливаться из мелко — и равнослойной древесины, которая не содержит сучков, крени, наклона волокон и других пороков древесины. Для определения качества резонансной древесины в растущих деревьях используют керны — цилиндрические образцы диаметром примерно 4 мм, высверливаемые в радиальном направлении ствола. Ультразвуковым методом измеряют скорость распространения звука поперек волокон. Обычным способом устанавливают плотность древесины керна. Акустическую константу вычисляют как отношение скорости звука к плотности. Как показали исследования

А. А. Колесниковой, в этом случае показатель К примерно в 3 раза меньше стандартного, определяемого для направления вдоль волокон.

Наилучшими резонансными свойствами обладает древесина длительной (50 лет и более) выдержки.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Передача звука

Не надо думать, что звук передается только через воздух. Он может проходить и через другие вещества – газообразные, жидкие, даже твердые. В воде звук бежит в четыре с лишком раза быстрее, чем в воздухе.

Если вы сомневаетесь, что звук может передаваться через воду, расспросите рабочих, которым приходится бывать в подводных сооружениях: они подтвердят вам, что под водой отчетливо слышны береговые звуки.

А от рыбаков вы узнаете, что рыбы разбегаются при малейшем подозрительном шуме на берегу.

Еще лучше и быстрее передают звук твердые упругие материалы, например, чугун, дерево, кости. Приставьте ухо к торцу длинного деревянного бруса или бревна и попросите товарища ударить палочкой по противоположному концу, вы услышите гулкий звук удара, переданный через всю длину бруса. Если кругом достаточно тихо и не мешают посторонние шумы, то удается даже слышать через брус тиканье часов, приставленных к противоположному концу. Так же хорошо передается звук через железные рельсы или балки, через чугунные трубы, через почву. Приложив ухо к земле, можно расслышать топот лошадиных ног задолго до того, как он донесется по воздуху; а звуки пушечных выстрелов слышны этим способом от таких отдаленных орудий, грохот которых по воздуху совсем не доносится. Так хорошо передают звук упругие твердые материалы; мягкие же ткани, рыхлые, неупругие материалы очень плохо передают через себя звук, – они его «поглощают». Вот почему вешают толстые занавески на дверях, если хотят, чтобы звук не достигал соседней комнаты. Ковры, мягкая мебель, платье действуют на звук подобным же образом.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

ОТКРЫТИЕ НЕОЖИДАННЫХ СВОЙСТВ АТМОСФЕРЫ — СТРАННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ — ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ПО ОДНОМУ ПРОВОДУ БЕЗ ВОЗВРАТНОГО — ПЕРЕДАЧА ЧЕРЕЗ ЗЕМЛЮ ВООБЩЕ БЕЗ ПРОВОДОВ

ОТКРЫТИЕ НЕОЖИДАННЫХ СВОЙСТВ АТМОСФЕРЫ — СТРАННЫЕ ЭКСПЕРИМЕНТЫ — ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ПО ОДНОМУ ПРОВОДУ БЕЗ ВОЗВРАТНОГО — ПЕРЕДАЧА ЧЕРЕЗ ЗЕМЛЮ ВООБЩЕ БЕЗ ПРОВОДОВ Другая из этих причин в том, что я пришел к осознанию того, что передача электрической энергии

ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ БЕЗ ПРОВОДОВ*

ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ БЕЗ ПРОВОДОВ* К концу 1898 систематические исследования, проводившиеся много лет с целью усовершенствования метода передачи электрической энергии через естественную среду, привели меня к пониманию трех важных потребностей; Первая —

Передача звука по радио

Передача звука по радио Ламповый генератор, схема которого представлена на рис. 24, генерирует радиоизлучения с неизменными параметрами. Сделаем к нему небольшое дополнение: к контуру, подающему напряжение на сетку электронной лампы, присоединим через индукционную

48 Передача энергии через вещество

48 Передача энергии через вещество Для опыта нам потребуется: десяток монеток по рублю. Мы уже встречались с разными волнами. Вот еще один старинный опыт, который довольно забавно смотрится и показывает, как волна проходит через предмет.Возьмите мелочь – монеты, например

Скорость звука

Скорость звука Не надо бояться грома после того, как сверкнула молния. Вы, наверное, слыхали об этом. А почему? Дело в том, что свет распространяется несравненно быстрее, чем звук, – практически мгновенно. Гром и молния происходят в один и тот же момент, но молнию мы видим в

Тембр звука

Тембр звука Вы видели, как настраивают гитару – струну натягивают на колки. Если длина струны и степень натяжения подобраны, то струна будет издавать, если ее тронуть, вполне определенный тон.Если, однако, вы послушаете звук струны, трогая ее в различных местах –

Энергия звука

Энергия звука Все частицы воздуха, окружающего звучащее тело, находятся в состоянии колебания. Как мы выяснили в главе V, колеблющаяся по закону синуса материальная точка обладает определенной и неизменной полной энергией.Когда колеблющаяся точка проходит положение

Ослабление звука с расстоянием

Ослабление звука с расстоянием От звучащего инструмента звуковая волна распространяется, конечно, во все стороны.Проведем мысленно около источника звука две сферы разных радиусов. Разумеется, энергия звука, проходящая через первую сферу, пройдет и через вторую шаровую

Отражение звука

Отражение звука В этом параграфе мы будем предполагать, что длина звуковой волны достаточно мала и, следовательно, звук распространяется по лучам. Что происходит, когда такой звуковой луч падает из воздуха на твердую поверхность? Ясно, что при этом происходит отражение

Скорость звука

Сила звука

Сила звука Как ослабевает звук с расстоянием? Физик ответит вам, что звук ослабевает «обратно пропорционально квадрату расстояния». Это означает следующее: чтобы звук колокольчика на тройном расстоянии был слышен так же громко, как на одинарном, нужно одновременно

30. Передача сообщений в прошлое

30. Передача сообщений в прошлое Набор правил для зрителя Еще до того, как Кристофер Нолан стал режиссером «Интерстеллар» и переработал сценарий, его брат Джона рассказал мне про набор правил.Чтобы поддерживать в научно-фантастическом фильме нужный уровень

Глава 30. Передача сообщений в прошлое

Глава 30. Передача сообщений в прошлое Относительно того, как современные физики представляют себе путешествие назад во времени в четырех пространственно-временных измерениях без балка, см. последнюю главу книги «Черные дыры и складки времени» [Торн 2009], главы,

Глава 30. Передача сообщений в прошлое

Глава 30. Передача сообщений в прошлое В балке, так же как и в нашей бране, положения в пространстве – времени, в которые можно передавать сообщения и вообще что-либо перемещать, ограничены законом, который гласит: ничто не может двигаться быстрее света. Чтобы изучить

Источник