Физика, полный курс для 9 класса

Тема: Звуковые волны. Частота и громкость звука

1. Что такое звук?
Звук – это механические волны, которые распространяются в упругой среде (воздухе, воде, твёрдых телах). Эти волны являются продольными, так как частицы среды колеблются вдоль направления распространения волны.

Человеческое ухо воспринимает звук в диапазоне частот от 20 Гц до 20 000 Гц.

• Инфразвук – звуковые волны с частотой ниже 20 Гц (землетрясения, движение крупных животных).

• Ультразвук – волны с частотой выше 20 000 Гц (используются в медицине, эхолокации).

2. Характеристики звука
Звук обладает несколькими важными характеристиками, которые определяют его свойства.

а) Частота звука

Частота (ν) – это количество колебаний звуковой волны за 1 секунду. Измеряется в герцах (Гц).

• Чем выше частота, тем выше звук (например, пение птиц, свист).

• Чем ниже частота, тем ниже звук (гром, бас-гитара).

Пример:

• Камертон издаёт звук частотой 440 Гц – это нота «Ля» первой октавы.

• Человеческая речь лежит в диапазоне 100–4000 Гц.

б) Громкость звука

Громкость – это субъективное восприятие силы звука, которое зависит от амплитуды колебаний и интенсивности звуковой волны.

Громкость измеряется в децибелах (дБ):

• 0 дБ – порог слышимости (тишина).

• 30 дБ – шёпот.

• 60 дБ – обычный разговор.

• 100 дБ – громкая музыка.

• 120 дБ – болевой порог (шум реактивного двигателя).

От чего зависит громкость?

1. Амплитуда колебаний – чем больше амплитуда, тем громче звук.

2. Расстояние до источника – чем дальше, тем тише.

3. Среда распространения – в воде звук распространяется лучше, чем в воздухе.

3. Как распространяется звук?

• В вакууме звук не распространяется, так как там нет среды для колебаний.

• В воздухе скорость звука – около 340 м/с.

• В воде – 1500 м/с, в металлах – до 5000 м/с.

4. Применение звуковых волн

• Медицина – ультразвуковая диагностика (УЗИ).

• Техника – эхолокация (сонары, радары).

• Музыка – настройка инструментов по частоте.

Вывод:
Звук – это волна, которая характеризуется частотой (высота тона) и громкостью (сила звука). Эти свойства важны для понимания природы звука и его применения в жизни.

Вопросы для самопроверки:

1. Почему в космосе нет звука?

2. Как связаны частота и высота звука?

3. Почему в воде звук слышен лучше, чем в воздухе?

4. Как изменяется громкость, если увеличить амплитуду колебаний?

Задачи:

1. Определите длину звуковой волны частотой 500 Гц в воздухе (скорость звука 340 м/с).

2. Почему ультразвук используется в медицине, а инфразвук – нет?