Как распространяется звук и что такое звуковая волна
В последнее время Андрей на своем бумбоксе слушает уроки «Радионяни». Некоторые вполне ничего, но некоторые ему еще не понятны, конечны… Поскольку слушает он в смежной комнате, то мне тоже немного слышно…
Прослушал урок про звук… Там было про звук в безвоздушном пространстве, про затухание звука, про распространение звуковых волн в среде… В общем тема-то не сложная, но практически ничего не поясняется. Видимо, рассчитано на детей, которые так или иначе уже проходили тему в школе, а это вроде повторения и закрепления…
Андрей что-то знал уже, конечно, про звук… Я ему кое-что рассказывала, когда мы обсуждали гром и молнию… Но как-то очень поверхностно…
Подозвала к себе, стала расспрашивать, пытаться выяснить что же он понял… Практически ничего не понял… Как я и предполагала.
Полночи не спала, думала как бы так объяснить, чтобы понял… Совсем уж от страшных слов уйти не удалось, но все же как могла все упросила. Вот какой в итоге у нас получился диалог…
- Андрей, что будет, если я кину в тебя снежком?
- Я увернусь (Ага, щаз! - примечание автора
)
- А если я в тебя все же попаду, что будет?
- Мне будет немного больно.
- Да, снежок тебя как бы толкнет немного. Это потому, что летящий снежок обладает особой энергией, кинетической. Слово «кинетическая» похоже не слово «кино», правда? Кино - это движущееся изображение, а кинетическая энергия - это энергия движущегося тела, то есть предмета. Когда тело движется, оно обладает какой-то кинетической энергией. А когда стоит на месте - не обладает. Понятно?
- Да.
- Помнишь, я тебе рассказывала про закон сохранения энергии?
- Не помню…
- Закон сохранения энергии говорит о том, что энергия никуда не девается, она просто меняет форму. Например, когда снежок в тебя летит - он обладает кинетической энергией. А когда он в тебя попал и остановился - куда делась его кинетическая энергия?
- Передалась мне?
- Совершенно верно. Когда в тебя попали снежком, тебя, скорее всего, качнет в сторону (то есть у тебя тоже появится какая-то кинетическая энергия), кроме того, прогнется и немного спружинит твоя куртка (на это тоже расходуется энергия), от удара даже твое тело спружинит: промнутся мышцы, может быть даже немного ребра, если удар сильный. Понятно, куда делась кинетическая энергия снежка?
- Понятно.
- Представь, что у меня есть два одинаковых снежка. Один я в тебя легонечко кину, и он полетит медленно. А другой кину со всей силы, и он полетит быстро. Какой снежок тебя сильнее толкнет при попадании?
- Быстрый!
- Правильно. То есть кинетическая энергия зависит от скорости. Чем выше скорость, тем больше энергии.
А теперь другой пример. Представь, что у меня есть один легкий снежок, а другой тяжелый, плотный. И я их кину в тебя с одинаковой скоростью. Какой тебя сильнее толкнет?
- Тяжелый, конечно!
- Правильно. То есть кинетическая энергия зависит не только от скорости, но и от массы тела. Чем тяжелее предмет, тем больше его кинетическая энергия. Тебе все понятно?
- Да, все понятно.
- Давай теперь проведем эксперимент…
Взяли два теннисных мячика. Один положили на полу, а другой катнули так, чтобы он попал в первый. После столкновения оба мячика, разумеется, покатились.
- После столкновения он катится медленнее!
- Совершенно верно. Давай попробуем понять почему. Мячик, который лежал на полу, обладал кинетической энергией?
- Нет.
- Правильно. А тот, который катился?
- Обладал.
- А что произошло после удара?
- Оба покатились…
- Мы в начале с тобой говорили про закон сохранения энергии. Что энергия никуда не девается, а просто переходит из одной формы в другую. Помнишь?
- Помню.
- Раз лежащий мячик покатился, значит что произошло?
- Значит тот, который катился, передал ему часть энергии.
- Это значит у того, который катился, энергии стало больше или меньше, чем было изначально?
- Меньше.
- Правильно! А помнишь, от чего зависит кинетическая энергия тела?
- От массы и скорости.
- Как ты думаешь, после столкновения мячиков, масса мячика, который катился, поменялась?
- Нет, конечно!
- А значит что поменялось?
- Скорость! Она уменьшилась!
- Правильно! Молодец! А как ты думаешь, скорость того мячика который лежал, после столкновения стала больше или меньше изначальной скорости того, который катился?
- Меньше!
- То есть после столкновения покатились оба шарика, но с меньшей скоростью, чем изначально катился первый. Правильно?
- Да!
- А теперь смотри (рисую на листе бумаги шарик, и от него стрелочку ко второму шарику) Вот один шарик летит и ударяется о второй. Второй тоже полетел (рисую стрелочку от второго), но?..
- Медленнее…
- И этот второй ударился о третий шарик… (рисую) и третий шарик?..
- Полетел еще медленнее!
- А если так много шариков будут по очереди врезаться друг в друга, то рано или поздно что будет?
- Шарики уже не будут двигаться, скорости не будет!
- Правильно. Такое явление, когда шарики по очереди друг друга толкают, называется «волна». А то, что со временем волна сходит на нет, называется затухание волны.
- Ага…
- Ты помнишь, что воздух состоит из молекул? Таких маленьких шариков… И если мы, например, дернем струну у гитары, струна начнет колебаться и толкать молекулы воздуха вокруг нее. А они будут толкать соседние молекулы, те следующие… И так звуковая волна от струны будет распространяться. Понятно?
- Да…
- А в ухе у нас есть барабанная перепонка. Это такая тоненькая и очень чувствительная пленочка… И когда звуковая волна доходит до нее, то молекулы воздуха ударяются о барабанную перепонку и благодаря этому мы слышим звук.
Как ты думаешь, где звук будет громче - рядом со струной или подальше?
- Рядом! Потому что дальше волна затухает!
- Правильно! Скорость молекул становится меньше, а значит и кинетическая энергия меньше, а значит, и ударяют по барабанной перепонке они слабее. А если вообще далеко от струны?
- Звука не будет слышно, потому, что волна затухнет…
- А если бы мы были в космосе, где нет воздуха?
- Мы бы ничего не услышали!
- Правильно! Потому что если нет молекул среды (воздуха), то нечему бить по барабанной перепонке.
Такой вот получился разговор. Единственное, чему я пока не смогла придумать объяснения (точнее чего я сама не очень понимаю, надо бы попытаться разобраться), так это почему мы не слышим ультразвуковые волны…
А после разговора я выкрутила сабвуфер на максимум и на хорошей громкости включила это песню…
Blind Guardian - Otherland на Яндекс.Музыке
Попробовали прикладывать руку к фронтальной части сабвуфера и к круглой дырке сбоку (она называется «фазоинвертор», как просветил меня один хороший знакомый), «пощупали» звуковую волну… Андрюха впечатлился.
Оставить комментарий |
комментариев