Детская энциклопедия

Меню сайта











Звук на службе у человека

Физические явления изучаются не только для того, чтобы понять их сущность, но и для того, чтобы научиться ими управлять, чтобы с их помощью бороться со стихиями природы. Так действовал человек всегда со времен воз­никновения человеческого общества.

Одно из первых явлений природы, которое человек наблюдал, которое стремился понять,— это эхо. Очевидно, еще в раннем, каменном веке человек научился пользоваться этим явле­нием для ориентировки в горной местности.

Отражение звука от препятствий во многом похоже на полет мяча, брошенного на землю или на стену. Угол его падения равен углу отражения. В горном ущелье мы слышим много­кратное эхо. Это значит, что к нам приходят звуки, отраженные от нескольких скал. Если в горах крикнуть и отметить время до прихода эха, то легко определить расстояние до места, от которого звук был отражен. Для этого до­статочно умножить скорость звука на засечен­ное время и это произведение разделить на два, так как за это время звук прошел «туда» и «обратно».

В 1887—1889 гг. звук впервые был применен для определения глубины моря. Источником звука был колокол, звучавший под водой. Результаты опытов не были утешительными: звук, отражаясь от дна, давал очень слабое эхо, еле слышное в общем шуме моря.

Колокол использовали для предупреждения кораблей во время тумана. Он звонил под водой в центре опасной при тумане бухты. Корабли, направляющиеся в гавань, опускали по бортам слуховые трубы, похожие на уши. Но звучание колокола оказалось и для этого слишком слабым.

Значительно сильнее звук дает сирена — вращающийся диск с отверстиями, через ко­торые продувают струю воздуха. Колокол за­менили сиреной.

К измерению глубины моря с помощью эха вернулись несколько лет спустя. В 1912 г. был сконструирован специальный прибор — эхолот. У одного из бортов корабля взрывали в воде пороховой патрон, звук взрыва после его отражения от дна принимался на другом борту. Эхолотом можно было измерять глубины до 150 м. Эхолотом был заменен менее совершен­ный прибор — лот (канат с грузом на конце и метками длины).

Вскоре произошло событие, расширившее при­менение эхолота. В Атлантическом океане в силь­ный туман корабль-гигант «Титаник» столкнулся на полном ходу с огромным айсбергом. Корабль очень быстро затонул. С тех пор для обнаружения препятствий на пути кораблей стали пользоваться эхолотом. Его повернули из вертикального поло­жения в горизонтальное. Зрение лоцмана, когда не видно ни зги, стали заменять эхолотом.

В наше время эхолот усовершенствован и назы­вается уже гидролокатором. Он действует по тому же принципу ультразвуковыми волнами: ультразвуковой луч, посланный излучателем, от­ражается от препятствия, возвращается обратно и улавливается звукоприемником. Посылая звук, регистрируют время. Зная, с какой скоростью распространяется ультразвук в воде, можно опре­делить расстояние до препятствия и даже его форму. С помощью гидролокатора было най­дено много затонувших кораблей. Усовершен­ствованный гидролокатор излучает ультразвук не непрерывно, а через определенные проме­жутки времени. Эхо улавливается несколькими приемниками, отстоящими друг от друга на некотором расстоянии. Все это позволяет более точно определить место препятствия пе­ред кораблем или очертания морского дна.

Широко применяется ультразвук в метал­лургии. Он хорошо распространяется в метал­лах, и ультразвуковое эхо используется для определения качества металлических изделий. Если в таком изделии есть инородные вкрап­ления (раковины), ультразвуковой луч отра­жается от них, как от препятствия. Сконструи­рован специальный прибор — ультразвуковой дефектоскоп. Но этот прибор позволяет обна­ружить лишь наличие дефекта и расстояние до него от поверхности изделия. Форму и раз­меры дефекта можно увидеть с помощью ульт­развукового микроскопа. В таком приборе ультразвуковой луч «ощупывает» дефект в ме­талле и дает его изображение на экране элек­тронно-лучевой трубки, похожей на трубку в телевизоре.

Оба эти прибора работают на волнах очень высокой частоты. Зная примерно размеры де­фекта, который должен быть обнаружен в ме­таллическом изделии, легко рассчитать частоту волны, могущей его определить. Если применить ультразвук с самой малой частотой — 20 кгц, то длина его волны в металле (при ско­рости звука 5000 м/сек) будет:



Это значит, что волною такой частоты можно измерить дефект, размеры которого не меньше 0,25 м. Звуковые и ультразвуковые волны, так же как и все прочие волны в природе, не от­ражаются от препятствий с размерами мень­шими, чем длина волны. Они их просто оги­бают. Это явление называется дифракцией.




 
Календарь
«  Декабрь 2016  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
   1234
567891011
12131415161718
19202122232425
262728293031

Новые статьи
Каталог статей
Как подготовить ребенка к школе
Освоение навыков чтения
Природные материалы на уроках труда

Статистика




 
Адрес почты Вопросы по рекомендациям, размещению рекламы и обратных ссылок обращайтесь pochta@enciklopediya1.ru
2013 © 2016