Скорость звука в воздухе - приблизительно 340 м/с.

Скорость звука в воде — 1500 м/с.

Скорость звука в металлах, в стали — 5000 м/с.

В теплом воздухе скорость звука больше, чем в холодном, что приводит к изменению направления распространения звука.

Высота, тембр и громкость звука

Звуки бывают разными. Для характеристики звука вводят специальные величины: громкость, высота и тембр звука.

Громкость звука зависит от амплитуды колебаний: чем больше амплитуда колебаний, тем громче звук. Кроме того, восприятие громкости звука нашим ухом зависит от частоты колебаний в звуковой волне. Более высокочастотные волны воспринимаются как более громкие.

За единицу громкости звука принят 1 Бел (в честь Александра Грэхема Белла, изобретателя телефона). Громкость звука равна 1 Б, если его мощность в 10 раз больше порога слышимости.

На практике громкость измеряют в децибелах (дБ).

1 дБ = 0,1Б. 10 дБ – шепот; 20–30 дБ – норма шума в жилых помещениях;

50 дБ – разговор средней громкости;

70 дБ – шум пишущей машинки;

80 дБ – шум работающего двигателя грузового автомобиля;

120 дБ – шум работающего трактора на расстоянии 1 м

130 дБ – порог болевого ощущения.

Звук громкостью свыше 180 дБ может даже вызвать разрыв барабанной перепонки.

Частота звуковой волны определяет высоту тона. Чем больше частота колебаний источника звука, тем выше издаваемый им звук. Человеческие голоса по высоте делят на несколько диапазонов.


Рис. 24. Диапазоны частот женских и мужских голосов.

Рефлексия.

1. Поясните физический смысл длины волны.

2. Опишите величину скорости волны и от чего она зависит.
3.4. Решение экспериментальных задач.
Цель: научиться решать экспериментальные задачи.
Задача №1. Голосовые связки певца, поющего тенором (высоким мужским голосом), колеблются с частотой от 130 до 520 Гц. Определите максимальную и минимальную длину излучаемой звуковой волны в воздухе. Скорость звука в воздухе 330 м/с.

---

Задача №2. Наблюдатель, находящийся на расстоянии 2 км 150 м от источника звука, слышит звук, пришедший по воздуху, на 4,8 с позднее, чем звук от того же источника, пришедший по воде. Определите скорость звука в воде, если скорость звука в воздухе равна 345 м/с.



4. Решение задач по разделу «Электромагнитные волны»
4.1. Плотность потока электромагнитного излучения.
Цель: изучить плотность потока электромагнитного излучения.
Через поверхность площадью S, электромагнитные волны переносят энергию. 

П рямые линии указывают направления распространения электромагнитных волн. Во всех точках которых колебания происходят в одинаковых фазах. Такие

Рис. 25. Плотность потока электромагнитного излучения.
поверхности называются волновыми поверхностями. Плотностью потока электромагнитного излучения I



называют отношение электромагнитной энергии ΔW, проходящей за время Δt через перпендикулярную лучам поверхность площадью S, к произведению площади S на время Δt.

Мощность электромагнитного излучения (энергия в единицу времени), проходящего через единицу площади поверхности. Плотность потока излучения в СИ выражают в ваттах на квадратный метр (Вт/м²). Иногда эту величину называют интенсивностью волны.

Выразим I через плотность электромагнитной энергии и скорость ее распространения с. Выберем поверхность площадью S, перпендикулярную лучам, и построим на ней как на основании цилиндр с образующей cΔt. Объем цилиндра ΔV = ScΔt. Энергия электромагнитного поля внутри цилиндра равна произведению плотности энергии на объем: ΔW = wcΔtS. Вся эта энергия за время Δt пройдет через правое основание цилиндра. 

плотность потока излучения равна произведению плотности электромагнитной энергии на скорость ее распространения.

Точечный источник излучения.

---

  Источник излучения считается точечным, если его размеры много меньше расстояния, на котором оценивается его действие. Кроме того, предполагается, что такой источник посылает электромагнитные волны по всем направлениям с одинаковой интенсивностью. 

Звезды излучают свет, т. е. электромагнитные волны. Так как расстояния до звезд в огромное число раз превышают их размеры, то именно звезды представляют собой лучшее реальное воплощение точечных источников.

Зависимость плотности потока излучения от расстояния до точечного источника. Энергия, которую переносят электромагнитные волны, с течением времени распределяется по все большей и большей поверхности. Поэтому энергия, передаваемая через поверхность единичной площадки за единицу времени, т. е. плотность потока излучения, уменьшается по мере удаления от источника.

Поместим точечный источник в центр сферы радиусом R. Площадь поверхности сферы S = 4πR². Если считать, что источник по всем направлениям за время Δt излучает суммарную энергию ΔW, то



Плотность потока излучения от точечного источника убывает обратно пропорционально квадрату расстояния до источника.

Зависимость плотности потока излучения от частоты. Излучение электромагнитных волн происходит при ускоренном движении заряженных частиц. Напряженность электрического поля Е и магнитная индукция В электромагнитной волны пропорциональны ускорению а излучающих частиц. Ускорение при гармонических колебаниях пропорционально квадрату частоты. Поэтому напряженность электрического поля и магнитная индукция также пропорциональны квадрату частоты:    Е ∼ а ∼ ω², В ∼ а ∼ ω².                      

Плотность энергии электрического поля пропорциональна квадрату напряженности поля. Энергия магнитного поля, как это можно показать, пропорциональна квадрату магнитной индукции. Полная плотность энергии электромагнитного поля равна сумме плотностей энергий электрического и магнитного полей. Плотность потока излучения   I ∼ w ∼ (Е² + В²). 

Так как согласно выражениям  Е ∼ ω² и В ∼ ω², то I ∼ ω⁴.   

Плотность потока излучения пропорциональна четвертой степени частоты.

---

При увеличении частоты колебаний заряженных частиц в 2 раза излучаемая энергия возрастает в 16 раз! В антеннах радиостанций поэтому возбуждают колебания больших частот: от десятков тысяч до десятков миллионов герц.

---

Электромагнитные волны переносят энергию. Плотность потока излучения (интенсивность волны) равна произведению плотности энергии на скорость ее распространения. Интенсивность волны пропорциональна четвертой степени частоты и убывает обратно пропорционально квадрату расстояния от источника.

Вопросы к материалу

1. Какую величину называют плотностью потока электромагнитного излучения?

2. Какой источник излучения называется точечным?

3. Почему переменный ток в осветительной сети практически не излучает электромагнитных волн? 
4.2. Радио и радиосвязь. Телевидение. Мобильная связь.
Цель: раскрыть физический смысл радиотелефонной связи: различие амплитудной и частотной модуляции.
7 мая 1895 года на заседании русского физико-химического общества в Петербурге А.С. Попов продемонстрировал действие прибора, явившегося, по сути дела, первым в мире радиоприёмником. День 7 мая стал днем рождения радио.

Хотя современные радиоприёмники очень мало напоминают приёмник А.С. Попова, основные принципы их действия те же, что и в его приборе.
Передача речи и музыки на расстояние с помощью электромагнитных волн называется радиотелефонной связью.

Познакомиться с основными принципами радиотелефонной связи нам и предстоит сегодня на уроке.

Итак, в своем радиоприемнике А.С. Попов впервые использовал когерер – чувствительный элемент, непосредственно реагировавший на электромагнитную волну. Обратите внимание на правильное написание и произношение этого слова. Также Поповым была создана первая приемная антенна.

Антенна (в переводе с латинского означает рея) – устройство, предназначенное для излучения или приёма радиоволн. Колебательный контур, снабженный антенной, называется открытым.

Для осуществления радиотелефонной связи необходимо использовать высокочастотные колебания, интенсивно излучаемые антенной. Такие колебания хорошо распространяются в пространстве, но не несут в себе никакой информации (не воспринимаются ухом человека). Низкочастотные электромагнитные колебания несут в себе всю информацию, но практически не распространяются в пространстве. Для решения этой проблемы необходимо выполнить процесс наложения низкочастотных электромагнитных колебаний на высокочастотные (несущие) колебания. Этот процесс называется модуляцией

---

Смотрите также файлы

• Страдательные причастия настоящего времени Повторение изученного.pptx

• 3 Криптографические методы защиты информации. (4 ак ч.) 3.docx

• Лекция использование цифровых технологий для индивидуализации обучения.docx

• Протокол 1 от августа 2022года Руководитель шмо О. С. Михайлюта Согласовано.docx

• Задание 1 Сформулируйте цели и задачи прохождения практики с учетом задач практики, установленных в программе практики, описав в отчете исходные данные, условия задачи и цели ее решения.docx