Дело в том, что шум и грохот существуют лишь в наших ушах и мало беспокоят уши наших соседей. Кости черепа, как и вообще твердые тела хорошо проводят звук ,а звук в плотной среде распространяется быстрее и усиливается до чрезмерных размеров. Доходя до уха через воздух, треск чипсов воспринимается как легкий шум, но тот же треск пройдя через кости челюсти превращается в грохот.
Так Бетховен, потеряв слух, слушал игру на рояле, приставив к нему одним концом свою трость, другой конец держал в зубах.
Очень часто мы ошибочно определяем расположение источника звука.
Как определить местоположение источника звука?
Исследование. По середине комнаты посадить, завязав глаза, одного ученика ; другой ученик, стоя позади него в одной отвесной плоскости ,которая рассекает голову подопытного пополам, между его глазами издает звук хлопнув в ладоши. Испытуемый должен угадать место, где хлопнули в ладоши.
Результат получается прямо невероятный: звук издается в одном углу, а слышится в другом. Отсюда практический вывод: если хотите определить, откуда доносится звук, не поворачивайте лицо на звук, напротив, отворачивайте его в сторону.
В природе живым существам определять источник звука помогает ультразвук, который для человека является беззвучным.
Морская вода насыщена звуками. Это обнаруживают опытные ныряльщики за те немногие секунды, которые они проводят под водой.
Чаще всего рыбы издают звуки, воздействуя особыми мышцами на свой, туго натянутый плавательный пузырь.
Опыт с резиновым шаром.
Надуть 2 одинаковые резиновые детские шарики. Один до больших размеров, другой меньшего размера. Провести пальцем по шарикам.
Результат. Слышим различный звук. Каждая рыбка издает свой звук.
Особенно сложная звуковая сигнализация у морских млекопитающих.
Рассказ о дельфинах Сазоновой А. по плакату (См. приложение1) про эхолокацию дельфинов.
Дельфины.
Один из видов морских млекопитающих, использующих эхолокацию - это дельфины. Я попробую вам объяснить, каким образом дельфины могут разговаривать между собой, ориентируются в воде и ловят рыб с помощью ультразвуков.
У большинства дельфинов есть спинной плавник, морда вытянута в “клюв”. Из семейства китовых у дельфинов лучше всего развита эхолокация и наиболее тонкий слух (дельфины могут воспринимать акустические колебания с частотой от нескольких десятков Гц до 150-196 кГц). Имеют голосовую сигнализацию и звукосигнальный (он же эхолокационный) орган, расположенный в воздухоносных полостях головы. Испускают сигналы до 170 кГц.
Ультразвук возникает в гортани, переходит в воздухоносные мешки головы, которые являются генератором ультразвука, то есть они генерируют (усиливают) громкость звука, и эти лучи, проходя через жировую линзу, собираются в одной точке возле рыбы. Эти лучи могут пройти расстояние до 15-20м.
А почему дельфин ловит рыбу намного меньшего размера, чем он сам.
Оказывается, это связано с полным отражением звуковых волн, в частности, ультразвука. Дельфин испускает короткие ультразвуковые импульсы, которые доходят до рыбы и заворачивают обратно, давая дельфину полную информацию о расстоянии до рыбы, и нет ли на этом пути препятствий. Кроме того, возникает боковая волна, которая идёт вдоль всей поверхности тела рыбы и заворачивает обратно и даёт дельфину информацию о размерах рыбы.
Почему иногда дельфины оказываются выброшенными на берег или на мель, то есть в места, где глубина недостаточна для их проживания. Объяснения этому до сегодняшнего дня нет. Но с физической точки зрения происходит следующее: распределение волны сопровождается потерями энергии за счёт её перехода в тепло. Когда дельфин движется в воде, на него действуют такие силы, как сила тяжести, Архимедова сила, а также он ощущает на себе волновое сопротивление. Волновое сопротивление – одна из составляющих сил сопротивления жидкости движению тела. При движении тела по поверхности жидкости или около поверхности раздела жидкостей разной плотности на этих поверхностях образуются системы гравитационных волн. Результат вызванных волнами сил давления, направленная противоположно движению тела, представляет собой волновое сопротивление. Величина волнового сопротивления зависит от формы тела, глубины его погружения под поверхностью, на которой возникают волны, от скорости его движения, глубины и ширины фарватера, где происходит движение. С увеличением глубины погружения тела волновое сопротивление уменьшается, а с уменьшением этой глубины, следовательно, уменьшается. И если дельфин попадает в место, где глубина очень мала, волновое сопротивление, действующее на него, резко увеличивается. Из-за этого дельфин теряет ориентировку и оказывается выброшенным на берег или на мель.
Прослушивание пения дельфинов (приложение 2 на CD диске).
Дельфин воспринимает отраженный звук, а человек- какой?
Домашнее исследование. Поставить одну тарелку на стол и в нескольких сантиметрах от ее дна держать секундомер или часы. Другую тарелку держать у головы близ уха. Если положение, часов, уха правильно подобрать, то можно услышать тиканье часов, словно исходящие от той тарелки, которую вы держите у головы.
Не только морские млекопитающие общаются между собой звуками и ориентируются при движении, но и наземные млекопитающие. Рассказ Сазоновой А. о летучих мышах.
Летучие мыши.
Кроме морских млекопитающих, наземные животные тоже используют ультразвук.
Во многих пещерах живут огромными колониями летучие мыши. Они находятся в пещерах только днём, ночью же вылетают наружу и охотятся за насекомыми. Как же летают эти животные в полной темноте, не наталкиваясь на стены и известковые образования. Оказалось, что летучие мыши способны издавать и воспринимать ультразвуковые колебания. Частота этих издаваемых колебаний около 50 тыс. в секунду.
У большинства летучих мышей уши большие, с незамкнутыми снизу краем, перед слуховым проходом имеется кожистый выступ – козелок. Зрение развито плохо, поэтому все летучие мыши обладают совершенной эхолокацией – определяют положение окружающих предметов (включая объекты питания), улавливая слуховым аппаратом эхо ультразвуковых сигналов (короткие ультразвуковые импульсы частотой 20-120 кГц и продолжительностью от 0.2 до 100мс). Локационные сигналы генерируют гортанью и испускают их через нос или рот.
Первая часть импульсов падает на стену и отражается под углом, равным углу падения. Кроме того, возникает боковая волна, которая падает на стену, идёт вдоль всей её поверхностью, пересекается с первой волной и заворачивает обратно в то место, откуда она возникла.
Значит, благодаря именно ультразвуку и боковой волне, способной заворачивать обратно, летучие мыши могут не только летать внутри и вне пещеры, прекрасно ориентируясь в кромешной темноте, но и ловить на лету мелких насекомых.
Прослушивание шума ветра (приложение 4 на CD диске).
Помимо ультразвука с частотой более 20000 гц, распространяются инфразвуки.
Рассказ Алексеевой О. об инфразвуке.
Инфразвук
Инфразвук – от латинского слова “инфра” – “ниже”.
-- это упругие колебания и волны с частотами, лежащими ниже области слышимых человеком частот.
Обычно за верхнюю границу инфразвукового диапазона принимают 15-40Гц; такое определение условно, поскольку при достаточной интенсивности слуховое восприятие возникает и на частотах в единицы Гц, хотя при этом исчезает тональный характер ощущения и делаются различимыми отдельные циклы колебаний. Примерно диапазон инфразвуковых частот охватывает около 15 октав.
Инфразвуковые волны распространяются в
- воздушной среде;
- водной среде;
- земной коре, но не в безвоздушном пространстве!
Естественными источниками инфразвука в воздушной среде является метеорологические явления. Инфразвуковые волны генерируются атмосферными турбулентными изменениями давления, ветром и т.д. В атмосфере вклад в шумовое инфразвуковое поле вносят грозовые разряды, полярные сияния и т.п.
Естественными источниками инфразвука в водной среде также являются метеорологические явления. Эти волны генерируются океаническими турбулентными изменениями давления, морскими волнами (в т.ч. приливными), водопадами и т.п. В океане же вклад в шумовое инфразвуковое поле вносят изгибные колебания и температурное растрескивание ледяного покрова. Источником инфразвука в океане является приводный слой атмосферы. Генерация происходит вследствие взаимодействия ветра с взволнованной поверхностью моря. Сущность этого взаимодействия – срыв вихрей в загребневой зоне волн.
В море частотный диапазон генерируемых колебаний зависит от скорости ветра, параметра волн и ряда других факторов.
Также источником инфразвука является инфразвуковой “голос моря”. Впервые он был выявлен В.В.Шумикиным и объяснил его.
Поверхность инфразвуковой волны возбуждает шумовой звук в толще воды океана. Образуется же “голос моря” вовремя шторма, в результате сжатия и разряжения воды. Аналогом “голоса моря” является домино. При помощи домино как раз-таки можно услышать шум приливных волн.
Животные, живущие в океанах, чувствуют приближение шторма или цунами (или какого-нибудь бедствия), и уплывают из места, где призойдёт бедствие. В случае возбуждения внутри океана, животные чувствуют сжатие и разряжение воды.
Биологическими источниками инфразвука в океанах являются китообразные. В воде содержится источник энергии (в данном случае это китообразные). Передача возмущений воды сопровождается подпиткой от этих источников, то есть оттуда, где начинается возмущение воды или приближение шторма идёт инфразвуковая волна, которую принимают на себя китообразные. Таким образом, они являются биологическими источниками и чувствуют приближение шторма.