(презентация) физики по теме: "Ультразвук и инфразвук"
advertisement
УЛЬТРАЗВУК И ИНФРАЗВУК Гимназия №82 г.Краснодар Чепурко В.А. Цели: Знакомство с механическими волнами околозвуковых диапазонов УЛЬТРАЗВУК не слышимые человеческим ухом упругие волны, частоты которых превышают 20 кГц. Ультразвук содержится в шуме ветра и моря, издается и воспринимается рядом животных (летучие мыши, рыбы, насекомые и Применяется др.), в присутствует практике в шуме физических, машин. физико- химических и биологических исследований, а также в технике для целей дефектоскопии, навигации, подводной связи, для ускорения некоторых химикотехнологических процессов, сушки, сварки очистки, и получения других медицине — для диагностики и лечения эмульсий, процессов и в Живые эхолокаторы Летучие мыши ориентируются в пространстве с помощью эхолокации испускают — они короткие ультразвуковые импульсы частотой 20-120 кГц продолжительностью 0,2-100 мс. и Это интересно В 1793 году Итальянским ученым Спалланцани проводились наблюдения за летучими мышами. При изучении пещер он обратил внимание на то, что летучие мыши отлично ориентируются в темноте. В ходе опытов Спалланцани заклеивал воском нос, глаза, уши летучих мышей. Только те мыши, у которых были заклеены уши, могли свободно летать в темноте, не натыкаясь на препятствия – они ориентировались в пространстве с помощью звуков. Только эти звуки не может слышать человек. Теперь мы знаем, что это ультразвук – высокочастотные механические колебания. Бабочка с эхолокатором Ночные бабочки-совки способны воспринимать ультразвуки до 150 кГц. Слуховая система этих насекомых примечательна еще и тем, что морфологически и функционально она тесно связана с нервными центрами управления полетом. Сонары дельфинов Дельфины используют главным образом частоты от 80-100 к Гц. Мощность излучаемых дельфинами локационных сигналов может быть очень большой; известно, что они могут обнаруживать косяки рыбы на расстояниях до километра. Некоторые зубатые киты испускают ультразвуки с частотой 150 кГц, что позволяет им охотится в полной темноте на глубине до 1 км. 0 д Чрезвычайно тонким локатором обладают дельфины, способные за 20–30 м обнаружить осторожно опущенную в воду дробинку или отличить любимый вид рыбы от подобной ей по форме и размерам. Звуковые волны большой частоты ( с малой длиной волны ) обеспечивают большую точность локации так как зеркальное отражение волн обеспечивается только от предметов, размеры которых превышают длину звуковой волны. Предметы, меньшие длины звуковой волны, дают слабое эхо. Зато звуки низкой частоты медленнее затухают с расстоянием. Поэтому для связи между собой дельфины используют звуки с частотой от10 до 400 Гц. Эхолокация в технике Эхолот гидроакустически й прибор. Измеряя время между излучением звукового сигнала и приемом эха, определяют пройденный звуком путь, а по нему расстояние до дна. Рассмотрим, как осуществляется ультразвуковая локация дна. Вертикальный эхолот непрерывно испускает звуковые или ультразвуковые волны, которые достигают морского дна, отражаются от него и улавливаются приемником. Сигнал с приемника проходит усилительный каскад и подается на счетноиндикаторное устройство, где по индикаторной шкале определяют интервал времени между излученным и принятым импульсом. По времени прохождения сигнала и его скорости можно найти глубину моря. Эхолоты могут иметь и вертикально расположенные излучатели, которые дают возможность определять расстояние до предметов в горизонтальной плоскости. При помощи подобных эхолотов обнаруживают косяки рыб и определяют, на какой глубине они находятся. Ультразвуковые излучатели для обнаружения косяков рыб расположены под днищем корабля, и каждый из них излучает в определенном направлении. Также осуществляется подводная связь между кораблями. Ультразвук в медицине Ультразвуковые исследования широко применяются в медицине Ультразвук используется для диагностики, терапевтического и хирургического лечения в различных областях клинической медицины. Способность ультразвука без существенного поглощения проникать в мягкие ткани организма и отражаться от акустических неоднородностей используется для исследования внутренних органов. Ультразвуковые методы диагностики в ряде случаев позволяют более тонко различать структуру тканей, чем рентгеновские. Так, с помощью ультразвука обнаруживаются опухоли мягких тканей, часто не различимые другими способами. Ультразвук применяют в акушерстве для диагностического исследования плода и беременной женщины, в нейрохирургии – для распознавания опухолей в головном мозге (эхоэнцефалография), в кардиологии – для изучения гемодинамики, выявления гипертрофии мышцы сердца. Микромассаж тканей, активация обменных процессов и локальное нагревание тканей под действием ультразвука используется для терапевтических целей Ультразвуковая хирургия подразделяется на две разновидности, одна из которых связана с разрушением тканей звуковыми колебаниями, а вторая – с наложением ультразвуковых колебаний на хирургические инструменты. Ультразвуковые инструменты применяются для рассечения мягких и костных тканей , позволяя при этом существенно уменьшить усиление резания, кровопотери и болевые ощущения. В травматологии и ортопедии ультразвук используют для сварки сломанных костей: при этих операциях костной стружкой, смешанной с жидкой пластмассой, заполняют пространство между костными обломками, под действием ультразвука образуется их соединение. Применяют ультразвук и для лечения роговицы глаза, помутнения стекловидного тела и других заболеваниях глаз. Довольно серьезной проблемой медицины считается диагностика злокачественных образований в мозге. Для этой цели применяют разработанный недавно метод ультразвуковой локации мозга. Этот метод весьма точен, с его помощью можно определять положение опухоли с точностью до 1мм. ИНФРАЗВУК не слышимые человеческим ухом упругие волны низкой частоты (менее 16 Гц). При больших амплитудах инфразвук ощущается как боль в ухе. Возникает при землетрясениях, подводных и подземных взрывах, во время бурь и ураганов, от волн цунами и пр. Поскольку инфразвук слабо поглощается, он распространяется на большие расстояния и может служить предвестником бурь, ураганов, цунами. Инфразвук Инфразвук (от лат. infra — ниже, под)– механические волны, аналогичные звуковым, но имеющие частоту менее 20 Гц. Они не воспринимаются человеческим ухом. Для инфразвука характерно малое поглощение в различных средах, поэтому он способен распространятся на огромные расстояния в воздухе, в воде и в земной коре. Инфразвук может порождаться морем в результате периодических сжатий и разрежений воды. В этом случае инфразвук называют «голос моря». Естественными источниками инфразвуковых волн является не только шторм, но и цунами, землетрясения, ураганы, извержения вулканов, гром. Медузы На краю "колокола" у медузы расположены примитивные глаза и органы равновесия слуховые колбочки величиной с булавочную головку. Это и есть "уши" медузы. Однако "слышат" они не просто звуковые колебания, доступные и нашему уху, а инфразвуки с частотой 8 – 13 герц. Учеными было обнаружено, что медуза «слышит» недоступные человеку инфразвуки. Это объясняется так. У медузы есть стебелек, оканчивающийся шариком с жидкостью, в которой плавают камешки, опирающиеся на окончание нерва. Первой воспринимает «голос» шторма «колба», наполненная жидкостью. Затем через камешки этот «голос» передается нервам. Прибор, имитирующий орган слуха медузы, состоит из рупора, резонатора, пропускающего колебания нужных частот, пьезодатчика, преобразующего эти колебания в импульсы электрического тока, усилителя и измерительного прибора. Такая система позволяет определять наступление шторма за 15 часов. Люди видят привидения из-за воздействия инфразвука Некоторые ученые полагают, что инфразвуковые частоты могут присутствовать в местах, которые, по легендам, посещают призраки, и именно инфразвук вызывает странные впечатления, обычно ассоциирующиеся с привидениями. Закрепление материала 1.Домашние животные ,например , кошки и собаки , проявляют перед землетрясением беспокойство , стремясь покинуть дом. Почему? 2.При подачи определённых сигналов служебным собакам пользуются специальным свистком , звук которого сам человек не слышит . Что же это за свисток? Задачи 1.Имеются камертоны на 50 и 440 Гц . Найдите период колебаний каждого камертона. 2.Звуковые волны человеческого голоса имеют длину от 33 см до 4 м.Определите соответствующие им частоты колебаний. Домашнее задание ПОДГОТОВИТЬ ДОКЛАДЫ Музыкальные звуки , шум и борьба с ним.
