Презентация по физике на тему Звуковые волны(11 класс)

Урок обобщения и углубления знаний «Звуковые волны и не только…» «Везде исследуйте всечасно, Что есть велико и прекрасно» М. В. Ломоносов

Волны живут повсюду

Благодаря этой рекламе сайт может продолжать свое существование, спасибо за просмотр.

Что представляет собой звук? Любая ли волна является звуковой? Можно ли это утверждение как-то подтвердить экспериментально? Каков должен быть диапазон частот колеблющегося тела, чтобы человек мог услышать звук? Какие характеристики упругих волн, в том числе и звуковых, вам известны? Назовите объективные физические характеристики звуковых волн? Какие характеристики звука вы бы отнесли к субъективным характеристикам? Фронтальный опрос по изученному материалу

Чем вы объясните громкость звука? Можно ли проверить это утверждение экспериментально? От чего зависит высота звука? Чем звуки одной частоты и громкости могут отличаться друг от друга? В каких средах распространяется звук? Известно, что упругие волны могут быть продольными и поперечными. Какими являются звуковые волны?

Оценочная карточка Критерии оценки 1 автор 2 автор 3автор 4 автор 5автор 6 автор Техническое исполнение Содержание Речевая культура Итоговый балл

Ухо - естественный приемник звуковых волн

Ухо — сложный вестибулярно-слуховой орган, который выполняет две функции: воспринимает звуковые импульсы и отвечает за положение тела в пространстве и способность удерживать равновесие.

Ухо человека воспринимает звуковые волны длиной примерно от 20,625 м до 1,65 см, что соответствует 16 — 20 000 Гц (колебаний в секунду).

Наружное ухо Среднее ухо Внутреннее ухо Строение уха

Наружное ухо Наружное ухо состоит из ушной раковины и наружного слухового прохода.

Среднее ухо Основной частью среднего уха является барабанная полость, в которой находятся слуховые косточки: молоточек, наковальня и стремечко.

Внутреннее ухо Внутренне ухо состоит из : преддверия улитки полукружных каналов

Линии равной громкости для чистых тонов (для людей различных возрастов). С возрастом чувствительность человеческого уха к высокочастотным звукам постепенно падает.

Определение направления прихода звука.

Типичные аудиограммы, показывающие потерю слуха у ткачей.

На всякий зов даю ответ, а ни души, ни тела нет. Ты кричал – оно кричало, ты молчал – оно молчало. Живёт без тела, говорит без языка. Никто его не видит, а всякий слышит. В тёмном бору, за любою сосною, Прячется дивное диво лесное. Крикну: «Ау!»- и оно отзовётся. А засмеюсь – и оно засмеётся. Отгадай загадки!

Гидроакустика

Гидроакустика — раздел акустики, изучающий излучение, прием и распространение звуковых волн в реальной водной среде для целей подводной локации, связи и т. п.

Главная особенность подводных звуков — их малое затухание, вследствие чего под водой звуки могут распространяться на значительно большие расстояния, чем, например, в воздухе.

Скорость распространения звука изменяется с глубиной, причём изменения зависят от времени года и дня, глубины водоёма и ряда других причин. Звуковые лучи, выходящие из источника под некоторым углом к горизонту, изгибаются, причём направление изгиба зависит от распределения скоростей звука в среде. Рефракция звука

Распределение скорости звука в различных районах Мирового океана различно и меняется во времени. Различают несколько типичных случаев вертикального распределения скорости звука : изотермия положительная рефракция отрицательная рефракция неоднородное распределение

Вследствие рефракции могут образоваться мёртвые зоны — области, расположенные недалеко от источника, в которых слышимость отсутствует.

Наличие рефракции может приводить и к увеличению дальности распространения звука — явлению сверхдальнего распространения звуков под водой.

Применение гидроакустики В рыболовстве

Морская навигация, Океанологические исследования, Звукоподводная связь, Измерение глубины водоёмов с помощью гидроакустических эхо-сигналов

Гидроакустическая станция Схема работы гидроакустических станций надводного корабля: 1 - преобразователь эхолота, 2 – пост гидроакустиков, 3 – преобразователь гидролокатора, 4 – обнаруженная мина, 5 – обнаруженная подводная лодка. Гидроакустическая станция устанавливают на подводных лодках, военных надводных кораблях, вертолётах, на береговых объектах для решения задач противолодочной обороны, поиска противника, связи подводных лодок друг с другом и с надводными кораблями, выработки данных для пуска ракето-торпед и торпед, безопасности плавания и др. На транспортных, промысловых и исследовательских судах Гидроакустическая станция применяют для навигационных нужд, поиска скоплений рыбы, проведения океанографических и гидрологических работ, связи с водолазами и др. целей.

Ультразвуковая чистка Приготовление смесей Ультразвуковая пайка Точечная ультразвуковая сварка Ультразвуковая голография Ультразвуковая томография Электроника Биология Медицина Химия Применение ультразвука

Ультразвук в дефектоскопии

Ультразвукова́я дефектоскопи́я — совокупность неразрушающих методов контроля материалов, использующихся для обнаружения нарушений однородности макроструктуры, отклонений химического состава и т.п

Принцип действия ультразвуковой дефектоскопии

Существует несколько методов возбуждения ультразвуковых волн в исследуемом объекте. Наиболее распространенным является использование пьезоэлектрического эффекта и ЭМА метода. Возбуждение и прием ультразвука

н Основные методы исследования

эхо-импульсный метод — наиболее распространенный: преобразователь генерирует колебания (т.е. выступает в роли генератора) и он же принимает отражённые от дефектов эхо-сигналы (приёмник).

Эхо-зеркальный метод — используются два преобразователя с одной стороны детали: сгенерированные колебания отражаются от дефекта в сторону приемника.

Дифракционно-временной метод— используется два преобразователя с одной стороны детали, расположенные друг напротив друга.

Ревербационный метод - основан на постепенном затухании сигнала в объекте контроля

эхо-сквозной метод- используются два преобразователя, расположенные по разные стороны объекта контроля друг напротив друга.

Ультразвуковое исследование не разрушает и не повреждает исследуемый образец, что является его главным преимуществом. Возможно проводить контроль изделий из разнообразных материалов, как металлов, так и неметаллов. Кроме того можно выделить высокую скорость исследования при низкой стоимости и опасности для человека (по сравнению с рентгеновской дефектоскопией) и высокую мобильность ультразвукового дефектоскопа. Преимущества

Использование пъезоэлектрических преобразователей требует подготовки поверхности для ввода ультразвука в металл, в частности создания шероховатости  не ниже класса 5, в случае со сварными соединениями  ещё и направления шероховатости (перпендикулярно шву). Малейший воздушный зазор может стать неодолимой преградой. Недостатки

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ЛОКАТОР ДЛЯ СЛЕПЫХ

Известно, что не все живые существа на нашей планете используют зрение в качестве основного органа для навигации в пространстве. Например, летучие мыши или дельфины обнаруживают предметы, преграждающие им путь или добычу, испуская неслышимые для человека сигналы и улавливая их эхо, отраженное от предметов

Для того, чтобы облегчить жизнь людям, страдающих недостатками зрения, многие поколения ученых создавали приборы, помогающие им ориентироваться в пространстве. На основе принципов эхолокации летучих мышей конструировались модели приборов-поводырей, фонарей, ультразвуковых очков-локаторов для слепых и т. д. И лишь совсем недавно ученые совершили огромный прорыв в этом деле, создав электросонар.

Используется в медицинской технике, а именно, в устройстве для ориентации слепых в пространстве, т.е. для предупреждения о препятствиях на пути их следования. Имеет миниатюрные размеры, вес и длительное время автономной работы Суть изобретения:

Обнаруживая препятствие, электросонар подаёт звуковой или вибрационный сигнал разной длительности. Длительность сигнала зависит от расстояния до препятствия. Направляя прибор в разные стороны, можно получить четкую картину об окружающих препятствиях, например, бордюрах, ступенях, стенах. Принцип работы

Дальность обнаружения препятствий-до 7 метров Вес – менее 150 граммов Размер – не более 7 х 7 х 3,5 см (ДхШхВ) Время автономной работы – более 3 часов Питание – от батарейки или аккумулятора «Крона» Характеристики

УЛЬТРАЗВУК В МЕДИЦИНЕ

Давно известно, что ультразвуковое излучение можно сделать узконаправленным. Тем не менее, лишь сравнительно недавно стал намечаться истинно научный подход к анализу явлений, возникающих при взаимодействии ультразвукового излучения с биологической средой. С применением ультразвука в медицине связано множество разных аспектов.

Проблема интерпретации взаимодействия акустического излучения с биологической средой существенно упрощается, если последнюю рассматривать не как твердое тело, а как жидкость. То, что взаимодействие ультразвука с тканью можно смоделировать его взаимодействием с жидкостями, - важный фактор, повышающий практическую ценность медицинской ультразвуковой диагностики.

Прием и измерение ультразвука В медицинских или биологических приложениях необходимость в приеме и измерении ультразвука возникает в трех обширных областях. Ультразвук по определению не воспринимается непосредственно органами чувств человека, и поэтому необходимо использовать какой-то физический эффект или последовательность таких эффектов, чтобы действие ультразвука могло проявиться, причем главным образом количественно. Таким образом, выбор метода для конкретной задачи производится с точки зрения удобства его применения, а также точности измерения интересующего параметра акустического поля.

Эхо-имульсивные методы визуализации и измерений

Методы ультразвуковой эхо-импульсной визуализации уже нашли широкое и разнообразное применение в медицине.  Эхо-импульсные методы в настоящее время стали широко применятся во многих областях медицины.

АКУШЕРСТВО Акушерство – та область медицины, где эхо- импульсивные ультразвуковые методы наиболее прочно укоренились как составная часть меди - цинской практики

Надежное определение положения плаценты – задача первостепенной важности в акушерской практике.

Второй вид процедур, ставших уже привычными, - оценка развития плода по измерению одного или более его размеров, таких как диаметр и окружность головки, площадь грудной клетки или живота.

Третий вид процедур, появившийся не так давно и не столь еще укоренившийся в практике, - раннее обнаружение аномалий плода.

Наконец, необходимо отметить ультразвуковое исследование движения плода. Это явление лишь недавно стало предметом подробного исследования. Здесь основной интерес представляет исследования физиологии и развития плода

ОФТАЛЬМОЛОГИЯ Может быть, из-за относительно малых размеров глаза офтальмология несколько выделилась из прочих областей применения ультразвука.

Здесь также важна точность работы и калибровки аппаратуры, необходимо также уделить особое внимание эффектам, связанным с преломлением ультразвука в хрусталике и роговице.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВНУТРЕННИХ ОРГАНОВ Под таким заголовком можно рассмотреть множество разнообразных задач, в основном связанных с исследованием брюшной полости, где ультразвук используется для обнаружения и распознавания аномалий анатомических структур и тканей.

ПРИПОВЕРХНОСТНЫЕ И НАРУЖНЫЕ ОРГАНЫ Щитовидная и молочная железы, хотя и легко доступны ультразвуковому обследованию, часто требуют использования водяного и ионного буфера, чтобы на изображение не повлияли аномалии ближней зоны поля.

КАРДИОЛОГИЯ

ХИРУРГИЯ НАГРЕВ Болеутоляющее действие Изменения кровотока Увеличение растяжимости коллагено- содержащих тканей Уменьшение мышечного спазма Повышение подвижности суставов

Оценка безопасности применения ультразвука в медицине

«Издержки» технического прогресса

Шумы

Шум Шум — беспорядочные колебания различной физической природы, отличающиеся сложностью временной и спектральной структуры. Первоначально слово шум относилось исключительно к звуковым колебаниям, однако в современной науке оно было распространено и на другие виды колебаний (радио-, электричество). Шум — совокупность апериодических звуков различной интенсивности и частоты. С физиологической точки зрения шум — это всякий неблагоприятный воспринимаемый звук.

Измерение шумов Для количественной оценки шума используют усредненные параметры, определяемыми на основании статистических законов. Для измерения характеристик шума применяются шумомеры, частотные анализаторы, коррелометры и др. Для измерений инфразвуковых и ультразвуковых шумов применяются широкодиапазонные шумомеры.

Громкость звука. Уровень шума и его источники Физическая характеристика громкости звука - уровень звукового давления. дБА - акустический децибел, единица измерения уровня шума с учетом восприятия звука человеком.

Звуковые пороги Предел чувствительности человеческого уха-0ДбА Едва слышно 10-20дБА Шелестлиствы, шепот человека Довольно слышно 20-40дБА Обычная речь Отчетливослышно 50-60дБА Разговор Шумно 60-75дБА Громкий разговор, громкийсмех Очень шумно 80-95дБА Крик, мотоцикл, вагон метро Крайнешумно 100-125дБА Оркестр, вертолет, раскаты грома Болевой порог,контузия, травмы, шок 130-160дБА Отбойный молоток, старт ракеты, ударная волна от сверхзвуковогосамолета При уровнях звука свыше 160 децибел - возможен разрыв барабанных перепонок и лёгких, больше 200 - смерть

Воздействие шума проявляется На слуховой аппарат человека На нервную систему человека На сердечно-сосудистую систему На репродуктивную функцию человека Человек Становится Раздражительным, нервным, слабым, забывчивым Тревожным, испуганным, плохо видит, ухудшается интеллектуальная деятельность Быстро утомляемым Приобретает Гипертоническую болезнь Бессонницу Неправильный обмен веществ Снижается порог чувствительности нервных клеток

Борьба с шумом В 1959г. была создана Международная организация по борьбе с шумом. Борьба с шумом – это сложная комплексная, требующая больших усилий и средств проблема. Тишина стоит денег и немалых. Источники шума весьма разнообразны и нет единого способа, метода борьбы с ними. Тем не менее акустическая наука может предложить эффективные средства борьбы с шумом

Великие глухие Людвиг Ван Бетховен Константин Эдуардович Циолковский

«День, в который вы ничего не узнали, - это потерянный день. Нам так много надо узнать – у нас так мало на это времени» Альберт Эйнштейн Спасибо за урок