Исследовательский проект Изучение звуковых колебаний на примере муз. инструментов

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА № 3

г. Вязьмы Смоленской области

215116, Смоленская область, г. Вязьма, ул. Докучаева, д. 2 Тел.: директор 8(48131) 6-12-69 ИНН 6722011997, КПП 672201001, email: moyssh-3@yandex.ru

Исследовательский проект по физике

Изучение звуковых колебаний на примере муз. инструментов

Автор: учащийся 9Б класса

Бабюк Максим Николаевич

Руководитель: Буренкова Валентина Михайловна,

учитель физики.

г. Вязьма

2019 год

Содержание:

1. Введение;

2. Поисковый этап:

2.1 Обоснование проблемы;

2.2 Цель;

2.3 Задачи;

2.4 Гипотеза.

3. Исследовательский этап:

3.1 Что такое звук и звуковые колебания;

3.2 Что относится к основным характеристикам звука;

4. Заключение;

5. Список литературы;

1. Введение:

Проект предназначен для формирования мировоззрения о звуковых колебаниях. Колебания, которые происходят при вибрации какого-либо упругого тела, например, струны, в окружающем его пространстве называют звуковыми волнами. Они способны распространяться от источника звука по всем направлениям.

Если понимать слово «звук» как ощущение, то можно сказать что, звуковые волны улавливаются слуховым органом и вызывают в нем раздражение, которое передается по нервной системе в головной мозг, создавая ощущение звука. При этом некоторые диапазоны звука мы можем не слышать. Человек улавливает звук (слышит) только колебания с частотой от 16 Гц до 20 кГц (в иных источниках до 15кГц). Всё, что ниже 16Гц называют инфразвуком, а всё что выше 20кГц – ультразвуком, они человеческим ухом неслышимы.

Актуальность нашего исследования заключается в том, что полученные знания помогут нам раскрыть сущность звука, понять от чего зависит звук.

2. Поисковый этап

2.1 Обоснование проблемы: Что такое звук? Как он возникает ? Чем одни звуки отличаются от других?

2.2 Цель

Исследовать:

1.зависимость колебаний от рода окружающей среды;

2. зависимость звукового давления на скорость колебания частиц.

2.3 Задачи:

1. Провести обзор литературы и интернет источников по теме звуковые колебания;

2.Узать о таких понятиях, как звук, резонанс, акустика;

3. Провести экспериментальные исследования;

2.4 Гипотеза:

На звуковое колебание влияют следующие факторы:

а) окружающая среда;

б) свойства окружающей среды;

в) энергетическая характеристика;

3. Исследовательский этап:

3.1 Звук – это колебания, т.е. периодическое механическое возмущение в упругих средах – газообразных, жидких и твердых. Такое возмущение, представляющее собой некоторое физическое изменение в среде (например, изменение плотности или давления, смещение частиц), распространяется в ней в виде звуковой волны.

Звуковые колебания – это передающаяся в пространстве механические колебания молекул веществ.

Мы называем колебания среды звуковыми, но это не значит, что все звуковые колебания мы слышим. Физика пользуется понятием звуковых колебаний в более широком смысле.

Речь идет о воздухе лишь потому, что звук чаще всего передается через воздух. Но, разумеется, нет никаких особых свойств у воздуха, чтобы за ним оказалось монопольное право совершать звуковые колебания. Звуковые колебания возникают в любой среде, способной сжиматься, а так как несжимающихся тел в природе нет, то, значит, частицы любого материала могут оказаться в этих условиях. Учение о таких колебаниях обычно называют акустикой.

При звуковых колебаниях каждая частица воздуха в среднем остается на месте – она совершает лишь колебания около положения равновесия. В самом простейшем случае частица воздуха может совершать гармоническое колебание, которое, как мы помним, происходит по закону синуса. Такое колебание характеризуется максимальным смещением от положения равновесия – амплитудой и периодом колебания, т.е. временем, затрачиваемым на совершение полного колебания.

Для описания свойств звуковых колебаний чаще пользуются понятием частоты колебания, нежели периодом. Частота ? = 1/T есть величина, обратная периоду.

Другая важная физическая величина, колеблющаяся вместе со смещением и скоростью частицы, – это избыточное давление, называемое также звуковым. Звуковое колебание воздуха состоит в периодическом чередовании сжатия и разрежения в каждой точке среды. Давление воздуха в любом месте то больше, то меньше давления, которое было при отсутствии звука. Этот избыток (или недостаток) давления и называется звуковым. Звуковое давление составляет совсем небольшую долю нормального давления воздуха. Для нашего примера – громкий разговор – амплитуда звукового давления будет равна примерно миллионной доле атмосферы. Звуковое давление прямо пропорционально скорости колебания частицы, причем отношение этих физических величин зависит только от свойств среды. Например, звуковому давлению в воздухе в 1 дин/см2, соответствует скорость колебания 0,025 см/с.

3.2 Основные характеристики звука.

Важной характеристикой является его спектр, получаемый в результате разложения на простые гармонические колебания. Спектр бывает сплошной, когда энергия звуковых колебаний непрерывно распределена в более или менее широкой области частот, и линейчатый, когда имеется совокупность дискретных (прерывных) частотных составляющих. Звук со сплошным спектром воспринимается как шум, например шелест деревьев под ветром, звуки работающих механизмов. Линейчатым спектром с кратными частотами обладают музыкальные звуки (рис. 1); основная частота определяет при этом воспринимаемую на слух высоту звука, а набор гармонических составляющих — тембр звука. В спектре речи имеются форманты — устойчивые группы частотных составляющих, соответствующие определённым фонетическим элементам (рис. 2). Энергетической характеристикой звуковых колебаний является интенсивность звука — энергия, переносимая звуковой волной через единицу поверхности, перпендикулярную направлению распространения волны, в единицу времени. Интенсивность звука зависит от амплитуды звукового давления, а также от свойств самой среды и от формы волны. Субъективной характеристикой звука, связанной с его интенсивностью, является громкость звука, зависящая от частоты.  

Рис. 1 Рис.2

6. Список литературы;

Ресурсы интернета: http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/a12f202f-0b72-4117-8bb3-ca5d426e644f/9klass_47.pdf

https://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/fizika/ZVUK_I_AKUSTIKA.html

https://www.booksite.ru/fulltext/1/001/008/045/093.htm