Источники звука

Выполнила студентка 1 курса ФВМ 10 группы Аникушина В.Н.

Проверила Косенкова Светлана Алексеевна

Москва, 2007

Источником звука может быть любое тело, помещенное в другую среду, колебания которого создают акустическую волну.

Камертон – Y-образный стержень прямоугольного сечения. При ударе по одной из ножек. Узел – в месте изгиба.

Струна – это твердое тело, поперечные размеры которого во много раз меньше его длины. Если струну закрепить с двух концов и приложить к ней перпендикулярно силу F, то в струне возникает стоячая волна, узлы которой в месте прикрепления струны, пучности четко в середине. Чем меньше λ, тем выше частота звука.

Если струну поставить на стол, то колебания раскачивают не только окружающий воздух, но и стол, звук получается громче.

Чем тоньше струна, тем выше звук.

Аналоги струны в животном мире:

• кузнечики;

• улитка – костный спиралеобразный канал, часть внутреннего уха млекопитающих (звуковоспринимающий аппарат). С физической точки зрения звуковоспринимающий орган – набор резонаторов.

Труба. Пучности находятся у открытого конца, у закрытого конца – узел. Источник колебания создает в заключенном в трубе воздухе стоячую волну. Максимальная громкость звука будет, когда совпадут чистота источника звука с частотой собственных колебаний воздуха в трубе (резонанс).

У человека, животных и птиц аналогом трубы является гортань, ротовая полость - резонатор. У большинства самок гортань короче, поэтому звук голоса выше.

Мембрана – тонкие упругие пластинки или натянутые пленки. На мембране образуется поверхностная стоячая волна.

Частота колебаний обратно пропорциональна радиусу мембраны.

Аналоги в животном мире:

• плавательный пузырь у рыб;

• две мембраны гортани у птиц;

• барабанная перепонка в органах слуха человека и других животных;

• насекомые (прямокрылые – кузнечик, полужесткокрылые – цикады).

Звукоизлучение в животном мире.

Беспозвоночные. Звукоизлучение по четырем механизмам:

1. фрикциональный (стридулационный) – звуковой сигнал издается трепением подвижного сочленения органов (ракообразные, пауки, саранча и др.)

У саранчовых во внутренней стороне бедер есть продольный ряд бугорков, соприкасающийся с жилкой надкрылий. Насекомое поднимает и опускает ноги, происходят колебания, получается звук.

Кузнечики – на внутренней поверхности левого надкрылья расположена жилка, которая при смыкании – размыкании надкрылий трется о внутренний край. К жилке примыкает тонкая мембрана – зеркальце.

Звуковыми сигналами обладают только самцы. Частота не менее 2000 Гц.

2. тимбальный – звуковой сигнал излучается с помощью вибраций специальных мембран

У цикад в брюшном сегменте гофрированная мембрана, к которой прикрепляются мышцы. При сокращении мышц мембрана прогибается внутрь, воздушные полости (резонаторы) усиливают звук.

3) пневматический возникает, когда воздух пропускается через отверстия.

У «мертвой головы» (насекомое) при всасывании воздуха через хоботок слышен звук.

4) ударный возникает в результате удара о субстрат.

Жуки-точильщики, прогрызая ходы в дереве, бьются головой об ход, возникает тикающий звук.

У рыб звуки обусловлены шумом межжаберных крышек и подвижным сочленением позвонков.

Ставрида хрустит.

Сельдь похожа на чириканье воробьев.

Кильки гудят, как провода, когда двигаются.

Плотва и вьюн пищат, как мыши (опыт по хватанию рыбы за голову).

У большинства амфибий и рептилий голосовой аппарат состоит из гортани, голосовых связок и голосовых мешков (звук на выдохе).

У птиц механический (инструментальный) голос возникает, когда в звукоизлучении участвует клюв, перья, лапки. Собственно голос играет роль в ориентации, источник сигнала в общении.

У человека и лошадей возможен звук, как на выдохе, так и на вдохе.

Дельфины и летучие мыши способны к эхолокации. Источник звука у дельфинов – клапаны и резонаторы – воздухоносные мешки. Рефлекторы – стенки черепа. Звуковосприятие нижней челюстью. Летучие мыши излучают звук: источник – рот или ноздри.

Механизм	Животные	Источники и аналоги	Частота, Гц
Стридуляционный (форикционный)	Насекомые прямокрылые- кузнечик и саранча	Струна-жилка, мембрана-зеркальце)	Более 20 кГц
	Рако- и паукообразные	Струна + мембрана - подвижное сочленение	Более 20 кГц
	Рыбы (звуки движения: кильки гудят, селёдка чирикает, ставрида хрустит)	Подвижное сочленение скелета, жабры	~ v движ. от 20 до 5000 Гц
	Птицы (инструмент. голос, хлопанье крыльев, почёсывание)	Струна + мембрана	200 - 12000 Гц
Тимбальный	Полужесткокрылые (цикада)	Гофрированная мембрана в брюшке	Более 20 кГц
	Рыбы (звуки, издаваемые плавательным пузырём)	Вибрации мембран	250-750 Гц
	Связ. с питанием, когда резонирует плавательный пузырь	Вибрации мембран	50 - 10000 Гц
Пневмонический	Насек. (бабочка «мёртвая голова») Рыбы (вьюн, плотва)	Труба-хоботок Воздух проталкивается через кишечник (громкость зависит от размера рыбы)	5000-12000 Гц 50-20000 Гц
	Земноводные (желтобрюхая жерлянка)	вдох	500-2500 Гц
	Млекопитающие (мелкие обезьяны, копытные)	выдох	800-1000 Гц
Ударный	Насекомые (жук-точильщик)	«пиканье часов»	До 20000 Гц
	Птицы (дятел)	«барабанная дробь»	От 50 до 500 Гц
	Лягушка	«прыжок»
	Млекопитающие (удар любой части тела о твёрдый неподвижный субстрат)	стук
Дыхательный голос (собственно голос)	Амфибии	Труба + мембрана, роль резонатора играют лёгкие, ротовая полость (заполнение воздухом)	500-2500 Гц
	рептилии		1000-6000 Гц
	птицы		200-1000 Гц (7000-12000)
	млекопитающие		20-20000 Гц