Академия занимательных наук. Физика. Видео

Физика звука (часть 2). Видеоуроки химии

В новой серии видеоуроков физики от Академии занимательных наук профессор Даниил Эдисонович Кварк продолжит рассказ о физике звука. Телезрители познакомятся с новыми её проявлениями — явлением эха и явлением резонанса. Кроме того, профессор объяснит, как окружающая среда влияет на распространение звука и почему гром мы слышим спустя некоторое время после вспышки молнии.

Явление эхо

Эхо это отражение, подобное отражению в зеркале. Только от зеркала отражается свет, а в случае с эхо отражается звук. Стена здания, линия деревьев или высокий забор могут стать зеркалом для звука. Каков же механизм этого странного явления, относящегося к физике звука? Строго говоря,  в физике под эхо подразумевается любая отражённая препятствием волна, например  звуковая или электромагнитная.  Звуковое эхо — отражённый звук. Обычно эхо замечают, если слышат также прямой звук от источника, когда в одной точке пространства можно несколько раз услышать звук из одного источника, пришедший по прямому пути и отражённый (возможно несколько раз) от окружающих предметов. Чем звук выше и отрывистее, тем отчётливее будет эхо. Низкий голос отражается слабо, а высокий — хорошо. Благодаря явлению эхо, мы можем рассчитать скорость звука. Для этого нужно знать расстояние до отражающей поверхности и иметь под рукой секундомер.  Расстояние в 85 метров эхо преодолевает, в среднем, за половину секунды. Чтобы вычислить скорость звука нужно разделить расстояние, которое прошёл звук на время. Но нужно учесть, что звук проходит расстояние дважды — до препятствия и обратно. То есть, формула скорости звука выглядит так: V = 2S / t. Удвоенное расстояние делим на время. По этой формуле мы находим, что скорость звука равна 340 метров в секунду. Благодаря знанию физики звука люди изобрели такую полезную вещь, как эхолот.  При помощи эхолота, в котором используется явление эхо, можно измерять глубину моря, а также видеть его рельеф. Кстати, в воде звук распространяется быстрее. чем в воздухе. Эхолот издаёт резкий высокий звук, который достигает дна моря и отражается обратно в виде эхо. Эхолот улавливает эхо и вычисляет расстояние до дна моря. Физика звука даёт ответ на вопрос, почему гром следует за молнией с задержкой. Всё дело в том, что скорость звука намного меньше скорости света. При грозовом разряде вспышка света и звук грома возникают одновременно. Однако, скорость света — самая большая скорость в мире и звук за ним не поспевает.

Явление резонанса

Следующее явление, относящееся к физике звука, о котором расскажет Даниил Эдисонович, называется явлением резонанса. Резонанс — явление, заключающееся в том, что при некоторой частоте вибрации, колебательная система оказывается особенно отзывчивой на действие этой вибрации. Например, звучащий камертон может вызвать ответный звук в пианино, на частоте, соответствующей собственной частоте камертона.  Сначала струна совсем немного отклоняется от положения покоя, но постепенно начинает звучать всё громче и громче, поскольку энергия звука заставляет её колебаться.