Механические волны. Звук

Слайд 1. Механические волны. Звук

Продольные и поперечные волны. Инфра- и ультразвук

Слайд 2. Что такое механическая волна?

Механическая волна — это процесс распространения возмущения в упругой среде с течением времени. Главное свойство любой волны: она переносит энергию, но не переносит вещество. Частицы среды лишь колеблются около своих положений равновесия.

Слайд 3. Поперечные волны

Частицы среды колеблются перпендикулярно направлению распространения волны

Возникают только в твердых телах, так как требуют деформации сдвига

Пример: волна, бегущая по натянутому резиновому шнуру или гитарной струне

Слайд 4. Продольные волны

Частицы среды колеблются вдоль направления распространения волны

Представляют собой чередующиеся области сжатия и разрежения среды

Могут распространяться в любых средах: твердых, жидких и газообразных

Слайд 5. Сравнение типов волн

Направление: $\perp$ к вектору скорости волны.

Среда: только твердые тела.

Вид: гребни и впадины.

Направление: $\parallel$ вектору скорости волны.

Среда: газы, жидкости, твердые тела.

Вид: сжатия и разрежения.

Слайд 6. Диапазоны частот звуковых волн

Человеческое ухо способно воспринимать механические колебания в диапазоне от $16$ Гц до $20000$ Гц. Все, что выходит за эти рамки, мы не слышим.

Слайд 7. Инфразвук: невидимый гигант

Инфразвук — это волны с частотой ниже $16$ Гц. Из-за большой длины волны они слабо поглощаются и могут распространяться на тысячи километров.

Источники: землетрясения, цунами, грозы и тяжелое промышленное оборудование. Длительное воздействие инфразвука может вызвать у человека чувство безотчетного страха и тошноту.

Слайд 8. Ультразвук: высокие технологии

Частота колебаний превышает $20000$ Гц

Имеет малую длину волны, поэтому распространяется узким лучом и хорошо отражается от препятствий

Широко используется в природе (эхолокация летучих мышей и дельфинов) и медицине

Слайд 9. Применение ультразвука

Определение глубины моря (эхолот) и поиск косяков рыбы.

УЗИ-диагностика внутренних органов и дробление камней в почках.

Очистка мелких деталей в специальных ваннах и контроль качества сварки.

Изучение общения китов и дельфинов, использующих УЗ-сигналы.

Слайд 10. Подведем итоги

Механические волны переносят энергию через упругую среду без переноса вещества

Поперечные волны возможны только в твердых телах, продольные — везде

Звуковой диапазон ограничен частотами от $16$ Гц до $20$ кГц

Инфразвук и ультразвук — это звуковые волны, которые человек не слышит, но активно использует в технике