Закон Вебера Фехнера и эффект Доплера Ультразвуком

Закон Вебера. Фехнера и эффект Доплера

Ультразвуком называют механические колебания упругой среды с частотой > 20000 Гц. Человеческое воспринимает не ухо ультразвук. Некоторые животные (летучие мыши) могут и слышать, и издавать ультразвук. Частично воспринимают его грызуны, кошки, собаки, киты, дельфины. Ультразвуковые колебания возникают при работе моторов автомобилей, станков и ракетных двигателей. 2

Для получения ультразвука обычно применяют электромеханические генераторы ультразвука, действие которых основано на способности некоторых материалов изменять свои размеры под действием магнитного (магнитострикционные генераторы) или электрического поля (пьезоэлектрические генераторы), при этом генераторы издают звуки высокой частоты. 3

4

5

Ультразвуковые волны ускоряют протекание процессов диффузии (взаимопроникновения двух сред друг в друга). Ультразвуковые волны существенно влияют на растворимость вещества и в целом на ход химических реакций. 6

Ультразвук применяют в медицине и биологии для эхолокации, для выявления и лечения опухолей и некоторых дефектов в тканях организма, в хирургии и травматологии для рассечения мягких и костных тканей при различных операциях, для сварки сломанных костей, для разрушения клеток (ультразвук большой мощности). В ультразвуковой терапии для лечебных целей 7

Инфразвуком называют акустические колебания с частотой ниже 20 Гц. Этот частотный диапазон лежит ниже порога слышимости и человеческое ухо не способно воспринимать колебания указанных частот. 1, 5 Гц – экстаз 3 Гц – транс 6 Гц – усталость 7 -5 Гц – паралич сердца и нервной системы 16 -17 Гц – резонанс внутренних органов 8

Наибольшую интенсивность инфразвуковых колебаний создают машины и механизмы, имеющие поверхности больших размеров, совершающие низкочастотные механические колебания (инфразвук механического происхождения) или турбулентные потоки газов и жидкостей (инфразвук аэродинамического или 9

Максимальные уровни низкочастотных акустических колебаний от промышленных и транспортных источников достигают 100 -110 д. Б. 10

Закон Вебера-Фехнера Физиологический закон Вебера. Фехнера: с ростом интенсивности звука громкость звука возрастает по логарифмическому закону. - интенсивность на пороге слышимости, принимаемая для всех звуков = 10 -12 Вт/м 2 11

Закон Вебера-Фехнера 12

Процесс распространения продольной упругой (звуковой) волны 13

Скорость продольной волны связана с характеристиками среды следующим образом: ρ – плотность среды, Е – модуль Юнга 14

Скорость поперечной волны ρ – плотность сред G – модуль сдвига. 15

- плотность энергии упругой волны (как поперечной, так и продольной) в каждый момент времени в разных точках пространства различна. 16

Чем больше потенциальная энергия взаимодействия молекул вещества, тем больше скорость звука, поэтому скорость звука в твердом теле Vтт, как правило, больше скорости звука в жидкости Vж, которая, в свою очередь, превышает скорость звука в газе Vг: Vтт>Vж>Vг. 17

Например, в морской воде скорость звука Vж = 1513 м/с. В стали, где могут распространять как поперечные, так и продольные волны, скорость их распространения различна. Поперечные волны распространяются со скоростью 3300 м/с а продольные со скоростью 6600 м/с. 18

Скорость распространения звуковых волн определяется скоростью передачи взаимодействия между частицами. 19

В газе скорость звука vг оказывается порядка (точнее - несколько меньше) тепловой скорости молекул и поэтому увеличивается с ростом температуры газа. В воздухе при температуре 20 °С V = 343 м/с = 1235 км/ч. 20

В теплом воздухе скорость звука больше, чем в холодном, что приводит к изменению направления 21

При распространении звука в атмосфере надо учитывать: скорость и направление ветра; влажность воздуха; молекулярную структуру газовой среды; температуру газовой среды; преломление и отражение звука на границе двух сред; вязкость газовой среды. 22

Затухание звука связано с необратимым переходом звуковой энергии в тепловую (поглощение в среде). 23

Реверберация – процесс постепенного затухания в закрытых помещениях после отключения источника звука. Время реверберации – время, за которое интенсивность звука в помещении уменьшается в 106 раз. Хорошая акустика время реверберации 0, 5 – 1, 5 с. 24

Контрольные вопросы 1. К каким звуковым волнам относится бас? А) высокочастотные Б) низкочастотные В) свой вариант 2. Чем определяется громкость звука? А)частотой Б) скоростью В) частотой и амплитудой Г) амплитудой 25

3. Какие колебания называются ультразвуковыми? А) с частотой ниже 16 Гц Б) с частотой выше 20 Гц В) частоты которых выше 20000 Гц 4. На какую характеристику звука реагирует наше ухо? А) длина волны Б) частота В) скорость Г) на все три 5. Звук - это… А) продольная волна Б) поперечная волна 26