Як поширюється світло і з якою швидкістю?

Нас постійно всюди оточує безліч звуків. Співає птах або шумить автівка, лунає музика або розмовляють люди. А що таке звук і чому ми його чуємо?

Якщо поряд дуже гучно лунає музика, ми намагаємося закрити вуха. Але чи дійсно це допомагає? Так, стає трохи тихіше.

А чи можна зробити так, щоб взагалі не чути звук від колонок?

Якщо колонку підвісити на нитці й накрити куполом, а потім з-під купола відкачати повітря, утворивши навколо колонки порожнечу, то звук від неї взагалі не буде чутно (мал. 42.1).

Із цього можна зробити висновок, що для поширення звука необхідна речовина, тобто середовище. За відсутності купола таким середовищем є повітря. А якщо навколо колонки не буде повітря, то немає середовища, яким може поширюватися звук. Отже, звук не може поширюватися в безповітряному просторі, зокрема в космосі та на планетах без повітряної оболонки.

Проте звуки поширюються не лише в повітрі, а й в інших середовищах. Мешканці океану (кити або дельфіни) видають різноманітні звуки, які поширюються у воді. Причому набагато швидше, ніж у повітрі (мал. 42.2).

Пригадайте, під час грози ви спочатку бачите блискавку і лише потім чуєте грім. Світло поширюється набагато швидше за звук, тому блискавку ми спочатку бачимо, а через кілька секунд чуємо звук, що вона спричиняє.

У повітрі звук поширюється зі швидкістю 344 м/с. У більш щільному середовищі звук поширюється набагато швидше. Приміром, у воді швидкість звуку 1500 м/с, а в залізі — 5850 м/с. Чи чули ви, коли у багатоквартирному будинку хтось у далекій квартирі свердлить дірку в стіні? Звук від свердла чують в усьому будинку, тому що в цегляній стіні звук поширюється зі швидкістю 3600 м/с.

Природа звуку

Звук виникає внаслідок коливання речовини в середовищі. Пригадайте, що стається під час удару по барабану. Якщо придивитися збоку до шкіряної мембрани на барабані, то ясно видно, як вона коливається від удару. Ці коливання передаються повітрю, яке також починає коливатися, і звукові хвилі поширюються від барабана (мал. 42.3). Отже, звук — це коливання в речовині (у повітрі, залізі, воді тощо) (мал. 42.4).

Звукові хвилі можуть поширюватися на досить великі відстані. Проте якщо хвиля натрапить на перешкоду, вона зазвичай відбивається від неї (мал. 42.5). Пригадайте, як ви чуєте звук від колонок під час вуличних виступів і в приміщенні.

Якщо на вулиці стояти позаду колонок, то звук чутно дуже погано. Проте в приміщенні звук відбивається від усіх стін, стелі й підлоги, тож стає чутно навіть тихі звуки.

Якщо ви мандруєте в горах, то можна почути незвичне явище. Сильний вигук у горах через кілька секунд повторюється кілька разів. Це відлуння. Звук вашого голосу досягає гори, відбивається від неї, й ви можете почути свій голос повторно (мал. 42.6). Проте сильно галасити в горах поблизу великих скупчень снігу дуже небезпечно. Сильний звук може спричинити сходження снігової лавини (мал. 42.7).

Висота звуку

Згадайте, як ви кидали камінчики у воду. Потрапивши у воду, камінець спричиняє хвилі на воді (мал. 42.8). Залежно від камінчика утворюються різні хвилі. Що ближче розташовані хвилі, тим швидше коливається водна поверхня. У науці про це говорять, що збільшується частота коливання.

Як і водна поверхня, звукові хвилі в середовищі також можуть мати різну частоту коливання. Якщо коливання відбуваються дуже часто, то сприймаємо це як високий або тонкий звук. А якщо коливання повільні, то такий звук ми називаємо низьким.

Під час польоту комар робить близько 10 000 змахів за секунду. Це велика частота коливання, тож звук від комара поширюється високий. А мембрана барабана коливається не дуже часто, тож і звук від нього доволі низький.

Як ми сприймаємо звук?

Аби зрозуміти, як ми можемо чути звуки, необхідно знати, як улаштовано вухо людини. Коливання повітря (звукові хвилі) поширюються в просторі й досягають вуха. Далі починаються коливання повітря у слуховому проході. Слуховий прохід закінчується барабанною перетинкою, яка під дією коливань повітря сама починає коливатися.

Утворюються певні сигнали, що передаються до мозку (мал. 42.9).

У внутрішньому вусі над завиткою розташовані півколові канальці, які є частиною вестибулярного апарату. Цей орган розпізнає положення голови в просторі. У нетренова-ної людини вестибулярнтй апарат відповідає за виникнення морської хвороби: під час руху, особливо нерівномірного, у людини виникає нудота й навіть блювота.

Як можна визначити за малюнком 42.9, внутрішнє вухо сполучається з носоглоткою слуховою трубою. Навіщо це? Невже, аби чути звуки з рота? Ні. У разі швидкої зміни висоти навколо нас змінюється повітряний тиск. У цей момент ми відчуваємо, як «закладає» вуха. Таке трапляється, наприклад, під час швидкого піднімання на ліфті, спускання глибоко під землю на метропоїзді або під час зльоту та посадки літака. У разі значної зміни тиску це може спричинити навіть пошкодження вуха (барабанної перетинки). Іноді це трапляється, якщо перебувати поряд із місцем вибуху або поряд з артилерийською пушкою під час пострілу. Якщо позіхнути або сковтнути, то тиск усередині вуха й навколо нас вирівняється і «закладання» вуха зникне.

Трапляється так, що внаслідок певних причин передача сигналу від барабанної перетинки до мозку порушується. Через це слух знижується або навіть узагалі втрачається. Сьогодні людям зі зниженим слухом можна допомогти. Їм вбудовується спеціальний пристрій, який передає сигнал про звук безпосередньо в мозок, оминаючи барабанну перетинку (мал. 42.10).

Світло? Чи звук?

Ми маємо органи чуття, які сприймають звук (вуха) і світло (очі). Іноді вважають, що світло й звук — майже одне й те саме, лише сприймається різними органами чуття. Так, щось спільне між світлом і звуком є: вони обоє є коливаннями. Тільки для поширення світла середовище не потрібне, саме тому світло від Сонця досягає Землі крізь безповітряний простір космосу. А звук може поширюватися лише в речовині (середовищі). Суттєво також відрізняється і швидкість поширення світла й звуку.

Звук — це коливання, які можуть поширюватися лише в середовищі.

1. Схарактеризуйте що таке звук та висота звуку.

2. У якому середовищі може поширюватися звук?

Це матеріал з підручника "Довкілля" 5 клас Григорович 2022