Інфразвук і ультразвук
ЕЛЕКТРОДИНАМІКА
2-й семестр
Коливання й хвилі
УРОК 9/31
Тема. Інфразвук і ультразвук
Мета уроку: розкрити учням сутність поняття енергії й закону збереження енергії в механічних процесах.
Тип уроку: комбінований урок.
ПЛАН УРОКУ
Контроль знань | 15 хв. | Самостійна робота № 8 “Механічні коливання й хвилі. Звук” |
Демонстрації | 5 хв. | Відео-фрагменти фільму “Інфразвук і ультразвук” |
Вивчення нового матеріалу | 20 | 1. Інфразвук. 2. Ультразвук |
Закріплення вивченого матеріалу | 5 хв. | 1. Навчаємося розв’язувати задачі. 2. Контрольні питання |
ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
1. Інфразвук
Інфразвук – пружні хвилі, аналогічні звуковим, що мають частоту, нижчу від тієї, яку сприймає людське вухо.
O Звукові хвилі із частотою, нижчою за звуковий діапазон, називають інфразвуком.
За верхню границю частотного діапазону інфразвуку зазвичай приймають 16-25 Гц. Нижня ж границя інфразвукового діапазону умовно позначена як 0,001 Гц. Практичний інтерес можуть
Природа виникнення інфразвукових коливань така сама, як і в чутного звуку, тому інфразвук керований тими самими закономірностям. Середовище слабко поглинає інфразвук, тому він може поширюватися на значні відстані від джерела.
Природними джерелами інфразвуку є землетруси, бурі й урагани, цунамі. До основних техногенних джерел інфразвуку належить й потужне обладнання – верстати, котельні, транспорт, підводні й підземні вибухи. Крім того, інфразвук випромінюють вітряні електростанції й у деяких випадках вентиляційні шахти.
Для інфразвуку характерно незначне поглинання в різних середовищах, внаслідок чого інфразвукові хвилі в повітрі, воді й у земній корі можуть поширюватися на дуже значні відстані. Оскільки інфразвук слабко поглинається, він поширюється на великі відстані й може служити провісником бур, ураганів, цунамі. Це явище здобуло практичне застосування під час визначення місця сильних вибухів або положення, звідки було зроблено постріл. Звуки вибухів, у спектрі яких наявна значна кількість інфразвукових частот, застосовують для дослідження верхніх шарів атмосфери, властивостей водного середовища.
Інфразвукові коливання небезпечні для організму, тому що вони спричиняють резонанс внутрішніх органів. Людина не чує цих коливань, але сприймає їх як неприємні відчуття. Інфразвукові коливання відчувають деякі тварини. Відомо, що собаки й кішки перед землетрусом намагаються покинути будинок.
Сьогодні інфразвук використовують й у медицині, зокрема для лікування раку (видалення пухлин), у мікрохірургії ока (лікування захворювань роговиці) і в деяких інших галузях. Уперше в практиці дитячої офтальмології під час лікування захворювань роговиці було застосовано інфразвук та інфразвуковий фонофорез. Підведення лікарських речовин до роговиці за допомогою інфразвуку дозволило не тільки прискорити процес одужування, але й сприяло розсмоктуванню стійких скаламучень роговиці, а також зменшенню кількості рецидивів захворювання. Зараз існує чимало фізіотерапевтичних апаратів, що використовують метод лікування інфразвуком.
2. Ультразвук
Ультразвук – пружні звукові коливання високої частоти.
O Звукові хвилі із частотою, вищою за звуковий діапазон, називають ультразвуком.
O Зазвичай ультразвуковим діапазоном уважають смугу частот від 20 000 до мільярда Гц. Звукові коливання з більш високою частотою називають гіперзвуком.
Випромінювачі ультразвуку можна розділити на дві великі групи. До першої належать випромінювачі-генератори, коливання в яких збуджуються через наявність перешкод на шляху постійного потоку – струменя газу або рідини. Друга група випромінювачів – електроакустичні перетворювачі; вони перетворюють уже задані коливання електричної напруги або струму на механічне коливання твердого тіла, що й випромінює в навколишнє середовище акустичні хвилі.
У природі ультразвук трапляється як компонент багатьох природних шумів (у шумі вітру, водоспаду, дощу, у шумі гальки, яку перекочує морська хвиля, у звуках, що супроводжують грозові розряди, і т. ін.), у тому числі і серед звуків тваринного миру. Деякі тварини користуються ультразвуковими хвилями для виявлення перешкод, орієнтування в просторі.
Кажани, що використовують для нічного орієнтування ехолокацію, випускають при цьому ротом або носовим отвором у формі параболічного дзеркала сигнали надзвичайно високої інтенсивності. При цьому кажани можуть обходити під час польоту перешкоди навіть у тому випадку, коли на ехолокаційні сигнали накладаються ультразвукові перешкоди.
У нічних метеликів із родини ведмедиць розвинувся генератор ультразвукових перешкод, що збиває зі сліду кажанів, які полюють на цих комах.
Ехолокацію використовують для навігації й птахи. Населяють вони гірські печери Латинської Америки – від Панами на північному заході до Перу на півдні й Суринаму на сході. Живучи в непроглядній темряві, птахи пристосувалися віртуозно літати по печерах. Вони видають неголосні звуки, схожі на клацання, які сприймає і людське вухо (їх частота приблизно 7000 Гц). Кожне клацання триває одну-дві мілісекунди. Звук клацання відбивається від стін підземелля, різних виступів і перешкод і сприймається чутливим слухом птаха.
Ультразвуковою ехолокацією у воді користуються китоподібні.
Завдяки гарному поширенню ультразвуку у м’яких тканинах людини, його відносній нешкідливості порівняно з рентгенівськими променями й простоті використання ультразвук широко застосовують для спостереження за станом внутрішніх органів людини, особливо в черевній порожнині й порожнині таза.
Ультразвук має лікувальну дію: протизапальну, розсмоктувальну, спазмолітичну.
На звичайних металорізальних верстатах не можна просвердлити в металевій деталі вузький отвір складної форми, наприклад у вигляді п’ятикутної зірки. За допомогою ультразвуку це можливо: магнітострикційний вібратор може просвердлити отвір будь-якої форми. Ультразвукове долото цілком заміняє фрезерний верстат. Ультразвуком можна навіть робити гвинтову нарізку в металевих деталях, у склі, рубіні, алмазі.
Ультразвукове зварювання передбачає зварювання тиском, здійснюване під дією ультразвукових коливань. Такий вид зварювання застосовують для сполучення деталей, нагрівання яких утруднено, або під час з’єднання різнорідних металів або металів з міцними окисними плівками (алюміній, нержавіючі сталі, магнітопроводи з пермалою й т. ін.). Ультразвукове зварювання застосовують, наприклад, під час виробництва інтегральних мікросхем.
ПИТАННЯ ДО УЧНІВ У ХОДІ ВИКЛАДУ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
1. За якого періоду коливань тіло є джерелом звукових хвиль?
2. Які представники тваринного миру використовують ультразвукові хвилі?
ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ
Коли вимірювали глибину моря під кораблем за допомогою ехолота, виявилося, що проміжок часу між моментом відправлення й прийому ультразвуку становив 0,6 с. Яка глибина моря під кораблем?
ЩО МИ ДІЗНАЛИСЯ НА УРОЦІ
– Звукові хвилі частотою, яка нижча від звукового діапазону, називають інфразвуком.
– Звукові хвилі частотою, яка вища від звукового діапазону, називають ультразвуком.
Домашнє завдання
Конспект.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)
Loading...