Разместить заказ
Вы будете перенаправлены на Автор24

Ультразвук и инфразвук

8-800-775-03-30 support@author24.ru
Статья предоставлена специалистами сервиса Автор24
Автор24 - это сообщество учителей и преподавателей, к которым можно обратиться за помощью с выполнением учебных работ.
как работает сервис
Ультразвук и инфразвук

Ультразвук - это звук, у которого частота выше верхнего предела слышимости для нормального человеческого уха. Ультразвуковые устройства работают с частотой от $20$ кГц до нескольких гигагерц.

Частотные диапазоны

Рисунок 1. Частотные диапазоны

Ультразвук в живой природе

Летучие мыши используют высокую частоту (малая длина волны) ультразвуковых волн для того, чтобы повысить их способность охотиться. Типичной жертвой летучей мыши является моль - объект не намного больше, чем сама летучая мышь. Летучие мыши используют ультразвуковые методы эхолокации, чтобы обнаружить своих сородичей в воздухе.

Готовые работы на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту Узнать стоимость

Летучие мыши используют ультразвук для навигации в темноте

Рисунок 2. Летучие мыши используют ультразвук для навигации в темноте

Но почему ультразвук? Ответ на этот вопрос лежит в физике дифракции. Так как длина волны становится меньше, чем препятствие, с которым она сталкивается, волна уже не в состоянии рассеиваться вокруг него, и вследствие чего отражается. Летучие мыши используют ультразвуковые волны с длинами волн, меньшими, чем размеры их добычи. Эти звуковые волны будут сталкиваться с добычей, и вместо того, чтобы дифрагироваться вокруг добычи, они будут отражаться от добычи, что позволить мыши охотиться с помощью эхолокации.

Собаки с нормальным слухом могут слышать ультразвук.

Зубатые киты, включая дельфинов, могут слышать ультразвук и использовать такие звуки в их навигационной системе (биосонаре).

Способы получения ультразвука

  1. Механический способ - вибрационные системы (струны, эластичные пластины, трубы).
  2. Термический способ - от электрических разрядов в жидкостях и газах, путем постоянного повышения температуры или импульсного тока.
  3. Оптический способ - лазер может производить упругие волны в широком диапазоне ультразвуковых частот.

Инфразвук

Определение 1

Инфразвук - звуковые волны, которые человеческое ухо не способно услышать, потому что их частота слишком мала.

Ветряные электростанции производят инфразвук

Рисунок 3. Ветряные электростанции производят инфразвук

Инфразвук характеризуется способностью преодолевать большие расстояния и способность обходить препятствия, а также имеет очень большую длину волны - свыше $17$ м.

Природными источниками инфразвука являются: бури, волны, лавины, землетрясения, вулканы, водопады, молнии.

Воздействие инфразвуком

Инфразвуковые частоты измеряются от $0,1$ до $20$ Гц. Инфразвук, или звуковые частоты ниже $20$ Гц, ухо не воспринимает.

Замечание 1

Исследования о воздействии инфразвука в основном проводятся на животных, поэтому не в полной мере можно понимать влияние инфразвука на организм человека. Многие исследования показывают, что при воздействии высоких уровней инфразвука могут возникнуть: ощущение давления в ушах, дискомфорт, чрезмерная утомляемость, сонливость и даже апатия и депрессия. Исследования на животных показали, что инфразвук с очень высокой интенсивностью воздействия может привести к серьезному повреждению структуры уха. Тем не менее, нет никаких достоверных исследований указывающих на вред источников инфразвука в повседневной жизни. Только воздействие очень высоких частот этого типа звука может быть опасно для вашего здоровья. Результаты предыдущих исследований в этой области являются неоднозначными, а чувствительность индивидуальна для каждого человека.

Животные, как известно, воспринимают инфразвуковые волны, проходящие, через землю в результате стихийных бедствий и могут использовать их в качестве предупреждения. Недавним примером этого явления является землетрясение и цунами в Индийском океане $2004$. Животные начали бежать фактически перед цунами у берегов Азии. Не известно наверняка, было ли это точной причиной, но некоторые полагают, что это, возможно, было влияние электромагнитной волны, а не инфразвуковых волн, которые побудили этих животных бежать.

Пример 1

Летучая мышь летит перпендикулярно к стене со скоростью $6,0\ {м}/{с}$, издавая ультразвук частотой $v=45\ кГц$. Какие две частоты звука $v_1$ и $v_2$ слышит летучая мышь? Скорость распространения звука в воздухе $c=340\ {м}/{с}$.

Решение:

По принципу Доплера частота звука, воспринимаемая наблюдателем, определяется формулой

\[v^,=\frac{c+u_2}{c-u_1}v\ (1)\]

По условию

\[u_1=u_2=u\ (2)\]

(2) -- скорость летучей мыши.

Летучая мышь будет слышать звук и отраженный от стены. Для прямого звука из формулы (1) имеем

\[v_1=\frac{c+u}{c+u}v=v=45\ кГц\]

Аналогично для отраженного звука

\[{{\mathbf v}}_{{\mathbf 2}}{\mathbf =}\frac{{\mathbf c}{\mathbf +}{\mathbf u}}{{\mathbf c}{\mathbf +}{\mathbf u}}{\mathbf v}{\mathbf =}{\mathbf 46},{\mathbf 6}{\mathbf \ кГц}\]

Ответ:$\ v_1=45\ кГц$, ${{\mathbf v}}_{{\mathbf 2}}{\mathbf =}{\mathbf 46},{\mathbf 6}{\mathbf \ кГц}$.

Ограниченное предложение
Введите email чтобы зафиксировать скидку
300 ₽
На любой первый заказ в Автор24