Вся библиотека >>>

Содержание раздела >>>

 

Справочники. Словари. Энциклопедии

 Энциклопедический словарь юного техника




 

Акустика. Акустическая техника

 

 

Мир, окружающий нас, с полным правом можно называть миром звуков. Звучат вокруг голоса людей и музыка, шум ветра и щебет птиц, рокот моторов и шелест листвы... С точки зрения физики звук — это механические колебания, которые распространяются в упругой среде: воздухе, воде, твердом теле и т. п. Колеблющаяся струна приводит в движение окружающий ее воздух, то уплотняя его, то разрежая. Слои уплотненного и разреженного воздуха разбегаются друг за другом во все стороны и образуют звуковую волну. Достигая нашего уха, механические колебания передаются барабанным перепонкам — мы слышим звучащую струну.

Способность человека воспринимать упругие колебания, слышать их отразилась в названии учения о звуке — акустика (от греческого «акустикос»—«слуховой», «слышимый»), которое исследовало поначалу именно слышимые человеком звуковые волны с частотой от 16 Гц до 20 кГц (1 Гц —1 колебание в 1 с). Низким звукам (бой барабана) соответствуют низкие частоты от 16 до 200 Гц; высоким (свисток) — большие частоты от 5000 Гц (5 кГц) и выше. Сейчас акустика как область физики рассматривает более широкий спектр упругих колебаний — от самых низких частот (условно говоря, от 0 Гц) до предельно высоких, вплоть до 10 х—10 13 Гц. Не слышимые человеком звуковые волны с частотами меньше 16 Гц называют инфразвуком, от 20 кГц до 10 9 Гц — ультразвуком, а колебания с частотами выше 10 9 Гц — гиперзвуком. Особенно бурно акустика стала развиваться, когда люди научились передавать звук... по проводам, преобразуя звуковые колебания в электрические и наоборот. Вы уже догадались? Конечно же, с помощью телефона (см. Телефонная связь). Еще дальше шагнула акустика, когда наш знаменитый соотечественник А. С. Попов предложил в 1895 г. способ передачи   звука    с   помощью    электромагнитных волн — радио.

Передача звуков на расстояние, а также различные способы их записи и воспроизведения (граммофонные и магнитофонные) — все это лишь одна из сфер применения акустики, а именно переработка, передача, хранение и использование звуковой информации. Специальная отрасль науки — архитектурная акустика- занимается проектированием концертных, лекционных, театральных и других залов, стараясь выполнить условие хорошей слышимости. Звуковые волны в помещении могут многократно отражаться от стен и предметов, как бы блуждая по залу и постепенно затухая. Такое явление называется реверберацией. Время реверберации определяет качество помещения с точки зрения акустики. При очень большом времени реверберации звуки «бродят» по залу, накладываясь друг на друга и заглушая источник основного звука, зал становится слишком гулким.

 




 

Известно, что если крикнуть, например, в горах и отметить время до прихода эха, то нетрудно определить расстояние до места, от которого звук был отражен,— для этого нужно умножить скорость звука на время, поделенное пополам. С помощью эха можно измерить и глубину моря. Вначале это делали с помощью эхолота. У одного из бортов корабля взрывали в воде пороховой патрон, а отраженный от дна звук — эхо — принимали у другого борта с помощью специальной трубы, опущенной в воду. В наши дни подобную роль выполняет гидролокатор (см. Радиолокация). Через определенные промежутки времени приборы излучают в воду звуковые импульсы высокой частоты. Эхо улавливается акустическими приемниками, приборами, схожими по принципу действия с микрофоном. С помощью гидролокатора удается измерять глубину, определять препятствия перед кораблем, а также детально исследовать очертания морского дна и подводных объектов.

В 1880 г. французские ученые братья Пьер и Поль Кюри сделали открытие, которое оказалось очень важным для акустики. Они обнаружили, что, если кристалл кварца сжать с двух сторон, на гранях кристалла появляются электрические заряды. Это свойство — пьезоэлектрический эффект — теперь широко используется для обнаружения неслышимого ультразвука. В самом деле, если кристалл окажется на пути ультразвуковой волны, она сожмет его — и на гранях появятся электрические заряды. Сжимаясь и разжимаясь, кристалл как бы генерирует переменный электрический ток, который можно измерить чувствительными приборами. И наоборот, если к граням   кристалла   приложить   переменное Акустика стала основой разнообразных средств связи.

электрическое напряжение, он начнет колебаться, сжимаясь и разжимаясь,, с частотой изменения напряжения. Колебания кристалла передадутся воздуху (или любой другой граничащей с кристаллом среде — воде, твердому телу), и возникнет ультразвуковая волна.

Так удалось создать приемники и излучатели ультразвуковых волн, находящих все более широкое применение в науке и технике.

Например, распространяясь в металле, ультразвук отражается от различных неоднородностей внутри него — раковин, трещин, инородных примесей. Специальный прибор — ультразвуковой дефектоскоп (см. Дефектоскопия)— позволяет контролировать качество металлических изделий. Точно так же можно следить и за качеством бетонных опор и плит. Ультразвуком можно резать и сверлить металлы, стекло и даже алмазы (см. Электрофизические методы обработки). Тонкий ультразвуковой луч заменяет скальпель хирурга в очень точных операциях и помогает лечить раковые опухоли (см. Медицинская техника). А физики с помощью ультразвука внедряются в глубины вещества, исследуя его молекулярную структуру.

Так обретает свою молодость одна из древнейших наук — акустика, наука о звуках вокруг нас, звуках, поставленных на службу технике и прогрессу.

    

 «Энциклопедический словарь юного техника»:  Выбрать другую статью >>>

 

Смотрите также:   Справочники. Энциклопедии  Быт. Хозяйство. Техника   Техническое творчество  "Очерки истории науки и техники"    Материалы будущего - силикаты, полимеры, металл... 







Rambler's Top100