Вы уже знаете, что механические колебания частотой от 16 до 20 000 Гц относятся к звуковым, которые слышит человек. Но существуют звуковые колебания, которые человек не слышит.
Колебания с меньшими частотами называют инфразвуком (лат. infra — «ниже», «под»).
Инфразвуковые колебания (инфразвук) — это колебания, частота которых меньше самой низкой частоты звуковых колебаний, то есть 16 Гц.
Наше ухо инфразвук не воспринимает. Он возникает во время шторма, грозы, землетрясений. Инфразвук мало поглощается средой и может распространяться на большие расстояния. Действие сейсмографа основано на инфразвуке. Такой прибор (рис. 225) предназначен для предвидения землетрясений, для изучения строения Земли, разведки полезных ископаемых.
ЭТО ИНТЕРЕСНО ЗНАТЬ
На острове Ява растет цветок-живой сейсмограф, который называют «королевской примулой». От всех других примул он отличается тем, что цветет только перед извержением вулкана, чем и предупреждает людей об опасности.
Звуковые колебания, частота которых более 20 000 Гц, называют ультразвуком (лат. ultra — «дальше», «больше», «над»).
Ультразвуковые колебания (ультразвук) — колебания, частота которых больше наивысшей частоты звуковых колебаний, то есть больше 20 000 Гц.
Ультразвуковые колебания применяют для обработки твердых и сверхтвердых материалов. К обрабатываемым деталям подается смесь воды с мелким порошком, которая под действием ультразвукового излучателя колеблется с большей частотой, давая возможность делать отверстия сложной формы. Так же получают изображение на камнях, металлах, фарфоре и т. д.
Распространяясь в упругой среде, ультразвук отражается от разных препятствий. Эти колебания можно принять и зафиксировать. Зная время и скорость их распространения, можно определить расстояние к препятствию. На этом принципе основывается действие эхолота - прибора для измерения глубины озер, морей, океанов или глубины погружения тел.
На кораблях устанавливают ультразвуковые излучатели, которые периодически посылают импульсы в направлении дна (рис. 226). Отраженные колебания принимаются, и на экране компьютера появляется рельеф дна. Если на пути ультразвука, например, косяк рыб, он тоже отображается на экране.
Для многих технических потребностей используются смеси жидкостей, несмешивающихся в обычных условиях (например, ртуть и вода). Но если колбу с водой и ртутью облучать на протяжении определенного времени ультразвуком, то образуется стойкая смесь, которая может храниться достаточно долго. На промышленных предприятиях с помощью ультразвуковых колебаний смешивают воду и масло.
Ученые установили, что простые живые существа быстро погибают под действием ультразвука. Это свойство используют для стерилизации воды, молока и других пищевых продуктов. Ультразвуки являются причиной паралича и гибели холоднокровных животных - рыб, лягушек, головастиков.
В медицине ультразвук используют с лечебной (рис. 227, а) и диагностической (рис. 227, б) целью.
ЭТО ИНТЕРЕСНО ЗНАТЬ
Гибель «Титаника» в 1912 г. стала толчком для французского ученого Поля Ланжевена в изобретении ультразвукового локатора. В природе же летучие мыши, дельфины, киты излучают ультразвуки в широком диапазоне. Дельфин четко отличает скалу от косяка рыб.
В Новой Зеландии, среди многочисленных островов, где трудно найти морской путь, один из дельфинов исполнял обязанности лоцмана 30 лет.
ВОПРОСЫ К ИЗУЧЕННОМУ
1. Что такое инфразвук? Как он влияет на организм человека? Где его используют?
2. Что такое ультразвук? Приведите примеры применения ультразвука.
ЗАДАЧИ И УПРАЖНЕНИЯ
Решаем вместе
1. Как проверяют наличие трещин в колесах вагонов, в стеклянной или фарфоровой посуде?
Ответ: постукивают (молотком, ложкой или другим предметом) по колесу, посуде.
Если слышен глухой звук, то это значит, что в них есть трещины.
2. Почему летучие мыши (рис. 228) даже в полной темноте не налетают на препятствия?
Ответ: летучая мышь излучает ультразвуковые волны, отражающиеся от препятствия, и млекопитающее знает, где оно находится.
Уровень А
142. Может ли любое тело быть источником звука?
143. Запишите названия музыкальных инструментов по росту высоты тона (число в скобках указывает количество колебаний в секунду — частоту колебаний): скрипка (640 Гц), виолончель (216 Гц), контрабас (196 Гц), альт (415 Гц).
144. Человек может слышать звуки от источников, которые делают не менее 16 и не более 20 000 колебаний в 1 с. Определите период этих колебаний.
145. За 1 с муха делает 330 взмахов крыльями, а бабочка - 2. От колебания крыльев мухи или бабочки слышен звук? Каков период колебаний крыльев мухи и бабочки?
146. Расстояние между двумя железнодорожными станциями 16,6 км. За какое время распространяется звук от одной станции к другой по воздуху; рельсам? Температура воздуха 0 °С. Скорость распространения звука в стали 5500 м/с.
147. Может ли человек слышать инфразвуки? Почему?
148. Как человек на практике использует инфразвук?
149. Каков период колебаний частотой 9 Гц?
150. Ультразвук частотой 1 МГц проник в стальной слиток на глубину 6 м. Сколько времени понадобилось для этого?
151. Пользуясь эхолотом - прибором для определения глубины моря с помощью отражения звука, - определили, что от подачи звукового сигнала до принятия отраженного прошло 3 с. Какова глубина моря, если скорость распространения звука в воде 1450 м/с?
Уровень Б
152. Выполните следующий опыт: положите металлическую масштабную линейку длиной 40-50 см одним концом на край стола и прижмите ее сверху деревянным бруском или книгой. За свободный конец оттяните линейку вниз или вверх и отпустите. Повторяйте опыт, уменьшая длину свободной части линейки до тех пор, пока не услышите ее звучание. Когда быстрее колебалась линейка - когда она была длиннее или короче? Когда было слышно звук - при меньшем количестве колебаний или при большем?
153. Объясните, как образуются звуки в скрипке, рояле, трубе, барабане. Как можно изменить характер этих звуков?
154. Почему журчат ручьи?
155. Услышим ли мы взрыв, произошедший на Луне?
156. Объясните, почему люди, поднявшиеся высоко в горы, должны громче говорить, чтобы слышать друг друга.
157. Для чего люди, плохо слышащие, прикладывают к уху рупор? О дефектах какого органа чувств человека идет речь? Вспомните его строение.
158. Кто быстрее машет крыльцами - шмель или комар?
159. Почему гром всегда слышно после того, как увидим молнию? На каком расстоянии от наблюдателя возникла молния, если звук от нее он услышал через 10 с?
160. Сколько времени звук распространяется от стола учителя к последней парте?
161. Объясните, почему плохо слышно, если уши закрыты ватой.
162. Для чего стены и потолок помещений радио- и телестудий покрывают материалами, хорошо поглощающими звук?
163. Почему в читальных залах пол всегда покрыт мягкими коврами?
164. Гром — это звук, возникающий во время молнии. Почему мы слышим гром более длительное время, тогда как молния вспыхивает кратковременно?
165. Струя воды при наполнении бутылки (рис. 229) вызывает шум, в котором можно уловить некий тон. По мере заполнения бутылки тон изменяется. Выше или ниже становится тон? Отчего это происходит?
166. Почему шум, сопровождающий движение поезда, становится особенно оглушительным, когда поезд входит в тоннель?
167. Послушайте, как звонит будильник в комнате и на улице. Объясните отличие.
168. Рыболовецкое морское судно, плывущее ночью или в туманную погоду вблизи берегов с высокими скалами, время от времени дает короткие гудки. Для чего это делают?
169. Специалисты-пчеловоды по звуку могут определить, летят ли пчелы за медом или с медом. Как они об этом узнают?
170. Часто уровень заполнения закрытых цистерн, баков и бочек определяют по звуку. Почему по-разному прослушивается звук при ударе в местах, не заполненных и заполненных жидкостью?
171. Как объяснить, что коты или другие животные перед землетрясением покидают здания, а киты и дельфины уплывают далеко в море?
172. Почему на кораблях устанавливают ультразвуковые гидролокаторы (рис. 230), а не звуковые?
Это материал учебника Физика 9 класс Сиротюк