Táto lekcia sa zaoberá témou „Zvukové vlny“. V tejto lekcii budeme pokračovať v štúdiu akustiky. Najprv si zopakujeme definíciu zvukových vĺn, potom zvážime ich frekvenčné rozsahy a zoznámime sa s pojmom ultrazvukové a infrazvukové vlny. Rozoberieme si aj vlastnosti zvukových vĺn v rôznych médiách a zistíme, aké vlastnosti majú. .
Zvukové vlny - ide o mechanické vibrácie, ktoré sa šíria a sú v interakcii s orgánom sluchu, ktoré človek vníma (obr. 1).
Ryža. 1. Zvuková vlna
Časť, ktorá sa vo fyzike zaoberá týmito vlnami, sa nazýva akustika. Profesiou ľudí, ktorí sa bežne nazývajú „počujúci“, je akustika. Zvuková vlna je vlna šíriaca sa v elastickom prostredí, je to pozdĺžna vlna a pri jej šírení v elastickom prostredí sa strieda stláčanie a riedenie. Prenáša sa v priebehu času na vzdialenosť (obr. 2).
Ryža. 2. Šírenie zvukovej vlny
Zvukové vlny zahŕňajú také vibrácie, ktoré sa vykonávajú s frekvenciou 20 až 20 000 Hz. Tieto frekvencie zodpovedajú vlnovým dĺžkam 17 m (pre 20 Hz) a 17 mm (pre 20 000 Hz). Tento rozsah sa bude nazývať počuteľný zvuk. Tieto vlnové dĺžky sú dané pre vzduch, rýchlosť šírenia zvuku sa rovná.
Existujú aj také rozsahy, ktorým sa venujú akustici - infrazvuk a ultrazvuk. Infrazvukové sú tie, ktoré majú frekvenciu menšiu ako 20 Hz. A ultrazvukové sú tie, ktoré majú frekvenciu vyššiu ako 20 000 Hz (obr. 3).
Ryža. 3. Rozsahy zvukových vĺn
Každý vzdelaný človek by sa mal orientovať vo frekvenčnom rozsahu zvukových vĺn a vedieť, že ak pôjde na ultrazvukové vyšetrenie, obraz na obrazovke počítača sa vytvorí s frekvenciou viac ako 20 000 Hz.
ultrazvuk - Ide o mechanické vlny podobné zvukovým vlnám, ale s frekvenciou 20 kHz až miliarda hertzov.
Volajú sa vlny s frekvenciou viac ako miliarda hertzov hypersonický.
Ultrazvuk sa používa na detekciu defektov odliatkov. Prúd krátkych ultrazvukových signálov je nasmerovaný na testovanú časť. Na tých miestach, kde nie sú žiadne závady, signály prechádzajú cez diel bez toho, aby ich prijímač zaregistroval.
Ak je v časti prasklina, vzduchová dutina alebo iná nehomogenita, ultrazvukový signál sa od nej odráža a vracia sa do prijímača. Takáto metóda sa nazýva ultrazvuková detekcia defektov.
Ďalšími príkladmi využitia ultrazvuku sú ultrazvukové prístroje, ultrazvukové prístroje, ultrazvuková terapia.
Infrazvuk - mechanické vlny podobné zvukovým vlnám, ale s frekvenciou menšou ako 20 Hz. Nie sú vnímané ľudským uchom.
Prirodzenými zdrojmi infrazvukových vĺn sú búrky, cunami, zemetrasenia, hurikány, sopečné erupcie, búrky.
Infrazvuk sú tiež dôležité vlny, ktoré sa používajú na rozvibrovanie povrchu (napríklad na ničenie niektorých veľkých predmetov). Spustíme infrazvuk do pôdy – a pôda sa rozdrví. Kde sa to používa? Napríklad v diamantových baniach, kde berú rudu, ktorá obsahuje diamantové zložky a rozdrvia ju na malé častice, aby našli tieto diamantové inklúzie (obr. 4).
Ryža. 4. Aplikácia infrazvuku
Rýchlosť zvuku závisí od podmienok prostredia a teploty (obr. 5).
Ryža. 5. Rýchlosť šírenia zvukových vĺn v rôznych prostrediach
Poznámka: vo vzduchu sa rýchlosť zvuku rovná , zatiaľ čo rýchlosť sa zvyšuje o . Ak ste výskumník, takéto znalosti vám môžu byť užitočné. Môžete dokonca prísť s nejakým teplotným senzorom, ktorý bude detekovať teplotné rozdiely zmenou rýchlosti zvuku v médiu. Už vieme, že čím je médium hustejšie, tým je interakcia medzi časticami média závažnejšia, tým rýchlejšie sa vlna šíri. Diskutovali sme o tom v poslednom odseku na príklade suchého vzduchu a vlhkého vzduchu. Pre vodu rýchlosť šírenia zvuku. Ak vytvoríte zvukovú vlnu (klopanie na ladičku), rýchlosť jej šírenia vo vode bude 4-krát väčšia ako vo vzduchu. Po vode sa informácie dostanú 4-krát rýchlejšie ako vzduchom. A ešte rýchlejšie v oceli: 
(obr. 6).
Ryža. 6. Rýchlosť šírenia zvukovej vlny
Viete z eposov, ktoré použil Iľja Muromec (a všetci hrdinovia a obyčajní ruskí ľudia a chlapci z Gajdarskej revolučnej vojenskej rady), použili veľmi zaujímavý spôsob, ako odhaliť objekt, ktorý sa blíži, no stále je ďaleko. Zvuk, ktorý vydáva pri pohybe, ešte nie je počuť. Ilya Muromets s uchom pri zemi ju počuje. prečo? Pretože zvuk sa prenáša po pevnej zemi vyššou rýchlosťou, čo znamená, že sa rýchlejšie dostane do ucha Ilju Murometsa a ten sa bude môcť pripraviť na stretnutie s nepriateľom.
Najzaujímavejšie zvukové vlny sú hudobné zvuky a zvuky. Aké predmety môžu vytvárať zvukové vlny? Ak vezmeme zdroj vĺn a elastické médium, ak zdroj zvuku prinútime harmonicky vibrovať, potom budeme mať nádhernú zvukovú vlnu, ktorá sa bude nazývať hudobný zvuk. Týmito zdrojmi zvukových vĺn môžu byť napríklad struny gitary alebo klavíra. Môže to byť zvuková vlna, ktorá sa vytvára v medzere vzduchovej píšťaly (orgánu alebo píšťaly). Z hudobnej výchovy poznáte noty: do, re, mi, fa, salt, la, si. V akustike sa nazývajú tóny (obr. 7).
Ryža. 7. Hudobné tóny
Všetky položky, ktoré môžu vydávať tóny, budú mať funkcie. Ako sa líšia? Líšia sa vlnovou dĺžkou a frekvenciou. Ak tieto zvukové vlny nie sú vytvorené harmonicky znejúcimi telesami alebo nie sú spojené do spoločnej orchestrálnej skladby, potom sa takýto počet zvukov nazýva šum.
Hluk- náhodné výkyvy rôzneho fyzikálneho charakteru, vyznačujúce sa zložitosťou časovej a spektrálnej štruktúry. Pojem hluk je každodenný a je fyzikálny, sú si veľmi podobné, a preto ho uvádzame ako samostatný dôležitý predmet úvahy.
Prejdime ku kvantitatívnym odhadom zvukových vĺn. Aké sú vlastnosti hudobných zvukových vĺn? Tieto charakteristiky platia výlučne pre harmonické zvukové vibrácie. takze hlasitosť zvuku. Čo určuje hlasitosť zvuku? Uvažujme o šírení zvukovej vlny v čase alebo kmitoch zdroja zvukových vĺn (obr. 8).
Ryža. 8. Hlasitosť zvuku
Zároveň, ak sme do systému nepridali veľa zvuku (napríklad jemne udreli na klávesu klavíra), bude to tichý zvuk. Ak nahlas, zdvihneme ruku vysoko, zavoláme tento zvuk stlačením klávesu, dostaneme hlasný zvuk. Od čoho to závisí? Tiché zvuky majú menšie vibrácie ako hlasné zvuky.
Ďalšou dôležitou charakteristikou hudobného zvuku a akéhokoľvek iného je výška. Čo určuje výšku zvuku? Výška závisí od frekvencie. Môžeme prinútiť zdroj, aby osciloval často, alebo ho môžeme prinútiť oscilovať nie príliš rýchlo (to znamená urobiť menej kmitov za jednotku času). Zvážte časový priebeh vysokého a nízkeho zvuku rovnakej amplitúdy (obr. 9).
Ryža. 9. Smola
Dá sa vyvodiť zaujímavý záver. Ak človek spieva v base, tak jeho zdroj zvuku (to sú hlasivky) kolíše niekoľkonásobne pomalšie ako u človeka, ktorý spieva soprán. V druhom prípade hlasivky vibrujú častejšie, a preto častejšie spôsobujú ohniská kompresie a zriedenia pri šírení vlny.
Existuje ďalšia zaujímavá charakteristika zvukových vĺn, ktorú fyzici neštudujú. Toto timbre. Poznáte a ľahko rozlíšite rovnakú hudobnú skladbu hranú na balalajke alebo na violončele. Aký je rozdiel medzi týmito zvukmi alebo týmto výkonom? Na začiatku experimentu sme požiadali ľudí, ktorí produkujú zvuky, aby mali približne rovnakú amplitúdu, aby bola hlasitosť zvuku rovnaká. Je to ako v prípade orchestra: ak nie je potrebné vyčleniť nástroj, všetci hrajú približne rovnako, rovnakou silou. Takže zafarbenie balalajky a violončela je odlišné. Ak by sme nakreslili zvuk, ktorý je extrahovaný z jedného nástroja, z iného, pomocou diagramov, potom by boli rovnaké. Ale tieto nástroje ľahko rozoznáte podľa zvuku.
Ďalší príklad dôležitosti zafarbenia. Predstavte si dvoch spevákov, ktorí vyštudujú rovnakú hudobnú školu s rovnakými učiteľmi. Učili sa rovnako dobre s piatakmi. Z nejakého dôvodu sa jeden stane vynikajúcim umelcom, zatiaľ čo druhý je celý život nespokojný so svojou kariérou. V skutočnosti je to určené výlučne ich nástrojom, ktorý spôsobuje v prostredí len vibrácie hlasu, to znamená, že ich hlasy sa líšia farbou.
Bibliografia
- Sokolovič Yu.A., Bogdanova G.S. Fyzika: referenčná kniha s príkladmi riešenia problémov. - Redistribúcia 2. vydania. - X .: Vesta: vydavateľstvo "Ranok", 2005. - 464 s.
- Peryshkin A.V., Gutnik E.M., Fyzika. 9. ročník: učebnica pre všeobecné vzdelávanie. inštitúcie / A.V. Peryshkin, E.M. Gutnik. - 14. vyd., stereotyp. - M.: Drop, 2009. - 300 s.
- Internetový portál "eduspb.com" ()
- Internetový portál "msk.edu.ua" ()
- Internetový portál "class-fizika.narod.ru" ()
Domáca úloha
- Ako sa šíri zvuk? Čo môže byť zdrojom zvuku?
- Môže zvuk cestovať vesmírom?
- Je ním vnímaná každá vlna, ktorá dosiahne ľudské ucho?
Zvuk sa šíri cez zvukové vlny. Tieto vlny prechádzajú nielen cez plyny a kvapaliny, ale aj cez pevné látky. Pôsobenie akýchkoľvek vĺn je najmä v prenose energie. V prípade zvuku má transport podobu nepatrných pohybov na molekulárnej úrovni.
V plynoch a kvapalinách zvuková vlna posúva molekuly v smere ich pohybu, teda v smere vlnovej dĺžky. V pevných látkach sa môžu vyskytnúť zvukové vibrácie molekúl aj v smere kolmom na vlnu.
Zvukové vlny sa šíria zo svojich zdrojov všetkými smermi, ako je znázornené na obrázku vpravo, ktorý ukazuje, že kovový zvon sa pravidelne zráža s jazykom. Tieto mechanické kolízie spôsobujú, že zvon začne vibrovať. Energia vibrácií sa prenáša na molekuly okolitého vzduchu a tie sú odtláčané preč od zvona. V dôsledku toho sa zvyšuje tlak vo vzduchovej vrstve susediacej so zvonom, ktorý sa potom šíri vo vlnách všetkými smermi od zdroja.
Rýchlosť zvuku je nezávislá od hlasitosti alebo tónu. Všetky zvuky z rádia v miestnosti, či už hlasné alebo tiché, vysoké alebo nízke, sa dostanú k poslucháčovi súčasne.
Rýchlosť zvuku závisí od typu prostredia, v ktorom sa šíri a od jeho teploty. V plynoch sa zvukové vlny šíria pomaly, pretože ich riedka molekulárna štruktúra len málo bráni kompresii. V kvapalinách sa rýchlosť zvuku zvyšuje a v pevných látkach je ešte rýchlejšia, ako je znázornené na obrázku nižšie v metroch za sekundu (m/s).
vlnová dráha
Zvukové vlny sa šíria vzduchom podobným spôsobom, ako je znázornené na diagramoch vpravo. Čelá vĺn sa pohybujú od zdroja v určitej vzdialenosti od seba, určenej frekvenciou kmitov zvonu. Frekvencia zvukovej vlny je určená spočítaním počtu vlnoploch, ktoré prejdú daným bodom za jednotku času.
Čelo zvukových vĺn sa vzďaľuje od vibrujúceho zvona.
V rovnomerne ohriatom vzduchu sa zvuk šíri konštantnou rýchlosťou.
Druhá fronta nasleduje za prvou vo vzdialenosti rovnajúcej sa vlnovej dĺžke.
Intenzita zvuku je maximálna v blízkosti zdroja.
Grafické znázornenie neviditeľnej vlny
Zvukové ozvučenie hlbín
Lúč sonarových lúčov, pozostávajúci zo zvukových vĺn, ľahko prechádza oceánskou vodou. Princíp činnosti sonaru je založený na skutočnosti, že zvukové vlny sa odrážajú od dna oceánu; toto zariadenie sa zvyčajne používa na určenie vlastností podvodného reliéfu.
Elastické pevné látky
Zvuk sa šíri v drevenej doske. Molekuly väčšiny pevných látok sú viazané do elastickej priestorovej mriežky, ktorá sa slabo stláča a zároveň urýchľuje prechod zvukových vĺn.
Kde sa zvuk šíri rýchlejšie: vo vzduchu alebo vo vode? a dostal najlepšiu odpoveď
Odpoveď od Ptishon[guru]
Rýchlosť zvukuRýchlosť zvuku v plynoch (0°C; 101325 Pa), m/s Dusík 334 Amoniak 415 Acetylén 327 Vodík 1284 Vzduch 331,46 Hélium 965 Kyslík 316 Metán 430 Oxid uhoľnatý 6 Oxid uhoľnatý 238 Rýchlosť zvuku - rýchlosť šírenia zvukových vĺn v prostredí.V plynoch je rýchlosť zvuku menšia ako v kvapalinách.V kvapalinách je rýchlosť zvuku menšia ako v pevných látkach.Vo vzduchu je za normálnych podmienok rýchlosť zvuku je 331,46 m/s (1193 km/h).Vo vode je rýchlosť zvuku 1485 m/s.V pevných látkach je rýchlosť zvuku 2000-6000 m/s.
Odpoveď od biely zajac[guru]
Vo vode.Vo vzduchu je rýchlosť zvuku pri 25°C cca 330 m/s vo vode cca 1500 m/s Presná hodnota závisí od teploty, tlaku, slanosti (pre vodu) a vlhkosti (pre vzduch)
Odpoveď od BaNkS777[expert]
vo vode....
Odpoveď od Andi[guru]
a co chces vytvorit zvukovu bombu?
Odpoveď od Vladimír T[guru]
vo vode, kde je hustota väčšia a rýchlejšia (molekuly sú bližšie a prenos je rýchlejší)
Odpoveď od Polina Lyková[aktívny]
Pravdepodobne vo vzduchu (neviem to s istotou). Keďže sa všetky pohyby vo vode spomaľujú, zvuk sa nešíri tak rýchlo! No, pozrite sa! Tlieskajte rukami pod vodou. Toto bude prebiehať pomalšie ako vo vzduchu.Moja skúsenosť =) =8 =(=*8 =P
Odpoveď od 3 odpovede[guru]
Ahoj! Tu je výber tém s odpoveďami na vašu otázku: Kde sa zvuk šíri rýchlejšie: vo vzduchu alebo vo vode???
Vo vode sa zvuk absorbuje stokrát menej ako vo vzduchu. Napriek tomu je počuteľnosť vo vodnom prostredí oveľa horšia ako v atmosfére. Vysvetľujú to zvláštnosti ľudského vnímania zvuku. Vo vzduchu je zvuk vnímaný dvoma spôsobmi: prenosom vzdušných vibrácií do ušných bubienkov (vzduchové vedenie) a takzvaným kostným vedením, kedy zvukové vibrácie vnímajú a prenášajú do načúvacieho prístroja kosťami ušného ucha. lebka.
V závislosti od typu potápačskej výstroje potápač vníma zvuk vo vode s prevahou buď vzdušného alebo kostného vedenia. Prítomnosť trojrozmernej prilby naplnenej vzduchom umožňuje vnímať zvuk vedením vzduchu. Značná strata zvukovej energie je však nevyhnutná v dôsledku odrazu zvuku od povrchu prilby.
Pri zostupe bez výstroja alebo vo výstroji s priliehavou prilbou prevláda kostné vedenie.
Znakom vnímania zvuku pod vodou je aj strata schopnosti určiť smer k zdroju zvuku. Je to spôsobené tým, že ľudské sluchové orgány sú prispôsobené rýchlosti šírenia zvuku vo vzduchu a určujú smer k zdroju zvuku v dôsledku rozdielu v čase príchodu zvukového signálu a relatívnej hladine akustického tlaku vnímanej každé ucho. Vďaka zariadeniu ušnice dokáže človek vo vzduchu aj jedným uchom určiť, kde sa nachádza zdroj zvuku - vpredu alebo vzadu. Vo vode je všetko inak. Rýchlosť šírenia zvuku vo vode je 4,5-krát väčšia ako vo vzduchu. Preto je rozdiel v čase príjmu zvukového signálu každým uchom taký malý, že je takmer nemožné určiť smer k zdroju zvuku.
Pri použití tvrdej prilby ako súčasti výbavy je možnosť určenia smeru k zdroju zvuku vo všeobecnosti vylúčená.
Biologické účinky plynov na ľudský organizmus
Otázka biologického účinku plynov nevznikla náhodou a je spôsobená tým, že procesy výmeny plynov pri dýchaní človeka za normálnych podmienok a takzvaného hyperbarického (t.j. pod vysokým tlakom) sa výrazne líšia.
Je známe, že bežný atmosférický vzduch, ktorý dýchame, je nevhodný na dýchanie pilotov pri letoch vo veľkých výškach. Obmedzené využitie nachádza aj na dýchanie potápačov. Pri zostupe do hĺbok viac ako 60 m je nahradený špeciálnymi zmesami plynov.
Zvážte hlavné vlastnosti plynov, ktoré v čistej forme aj v zmesiach s inými používajú potápači na dýchanie.
Vo svojom zložení je vzduch zmesou rôznych plynov. Hlavné zložky vzduchu sú: kyslík - 20,9%, dusík - 78,1%, oxid uhličitý - 0,03%. Okrem toho malé množstvá vo vzduchu obsahujú: argón, vodík, hélium, neón, ako aj vodnú paru.
Plyny tvoriace atmosféru môžeme podľa účinku na ľudský organizmus rozdeliť do troch skupín: kyslík – neustále sa spotrebúva na „udržanie všetkých životných procesov; dusík, hélium, argón atď. – nezúčastňujú sa výmeny plynov; oxid uhličitý - vo zvýšenej koncentrácii je pre organizmus škodlivý.
Kyslík(O2) je bezfarebný plyn bez chuti a zápachu s hustotou 1,43 kg/m3. Pre človeka ako účastníka všetkých oxidačných procesov v organizme má veľký význam. V procese dýchania sa kyslík v pľúcach spája s krvným hemoglobínom a prenáša sa do celého tela, kde je neustále spotrebovaný bunkami a tkanivami. Prerušenie alebo dokonca zníženie jeho prísunu do tkanív spôsobuje hladovanie kyslíkom, sprevádzané stratou vedomia, v ťažkých prípadoch aj ukončením života. Tento stav môže nastať, keď obsah kyslíka vo vdychovanom vzduchu pri normálnom tlaku klesne pod 18,5 %. Na druhej strane, pri zvýšení obsahu kyslíka vo vdychovanej zmesi alebo pri dýchaní pod tlakom nad prípustnú hodnotu kyslík vykazuje toxické vlastnosti - dochádza k otrave kyslíkom.
Dusík(N) - bezfarebný plyn bez zápachu a chuti s hustotou 1,25 kg/m3, je hlavnou zložkou atmosférického vzduchu podľa objemu a hmotnosti. Za normálnych podmienok je fyziologicky neutrálny, nezúčastňuje sa metabolizmu. Keď sa však tlak zvyšuje s hĺbkou ponoru potápača, dusík prestáva byť neutrálny a v hĺbkach 60 metrov a viac vykazuje výrazné narkotické vlastnosti.
Oxid uhličitý(CO2) je bezfarebný plyn kyslej chuti. Je 1,5-krát ťažší ako vzduch (hustota 1,98 kg/m3), a preto sa môže hromadiť v spodných častiach uzavretých a zle vetraných miestností.
Oxid uhličitý vzniká v tkanivách ako konečný produkt oxidačných procesov. Určité množstvo tohto plynu je v tele vždy prítomné a podieľa sa na regulácii dýchania a prebytok je krvou prenášaný do pľúc a odvádzaný vydychovaným vzduchom. Množstvo oxidu uhličitého emitovaného osobou závisí najmä od stupňa fyzickej aktivity a funkčného stavu organizmu. Pri častom, hlbokom dýchaní (hyperventilácia) sa obsah oxidu uhličitého v tele znižuje, čo môže viesť k zástave dýchania (apnoe) až strate vedomia. Na druhej strane zvýšenie jeho obsahu v dýchacej zmesi viac ako je prípustné vedie k otrave.
Z ostatných plynov, ktoré tvoria vzduch, majú potápači najväčšie využitie hélium(Nie). Je to inertný plyn, bez zápachu a chuti. Vďaka nízkej hustote (asi 0,18 kg/m3) a výrazne nižšej schopnosti vyvolať narkotické účinky pri vysokých tlakoch je široko používaný ako náhrada dusíka na prípravu umelých dýchacích zmesí pri zostupoch do veľkých hĺbok.
Použitie hélia v zložení dýchacích zmesí však vedie k ďalším nežiaducim javom. Jeho vysoká tepelná vodivosť a následne zvýšený prenos telesného tepla si vyžaduje zvýšenú tepelnú ochranu alebo aktívne zahrievanie potápačov.
Tlak vzduchu. Je známe, že atmosféra okolo nás má hmotnosť a vyvíja tlak na zemský povrch a všetky objekty na ňom. Atmosférický tlak meraný na hladine mora sa vyrovnáva v trubiciach s prierezom G cm2 so stĺpcom ortuti vysokým 760 mm alebo vodou vysokým 10,33 m. Ak sa táto ortuť alebo voda odváži, ich hmotnosť bude 1,033 kg. To znamená, že „normálny atmosférický tlak sa rovná 1,033 kgf / cm2, čo v systéme SI zodpovedá 103,3 kPa *. (* V systéme SI je jednotkou tlaku pascal (Pa). Ak je potrebný prevod, používajú sa pomery: 1 kgf / cm1 \u003d 105 Pa \u003d 102 kPa \u003d \u003d * 0,1 MPa.).
V praxi potápačských výpočtov je však nepohodlné používať takéto presné jednotky merania. Preto sa jednotka tlaku berie ako tlak, ktorý sa číselne rovná 1 kgf / cm2, ktorý sa nazýva technická atmosféra (at). Jedna technická atmosféra zodpovedá tlaku 10 m vodného stĺpca.
Vzduch sa ľahko stlačí, keď sa tlak zvýši, čím sa objem zníži úmerne tlaku. Tlak stlačeného vzduchu sa meria tlakomerom, ktorý ukazuje pretlak t.j. tlak nad atmosférickým tlakom. Jednotka pretlaku sa označuje ati. Súčet pretlaku a atmosférického tlaku sa nazýva absolútny tlak(ata).
Za normálnych pozemských podmienok vzduch zo všetkých strán rovnomerne tlačí na človeka. Ak vezmeme do úvahy, že povrch ľudského tela je v priemere 1,7-1,8 m2, sila tlaku vzduchu, ktorý naň dopadá, je 17-18 tisíc kgf (17-18 tf). Človek však tento tlak nepociťuje, keďže jeho telo je zo 70% zložené z prakticky nestlačiteľných tekutín a vo vnútorných dutinách - pľúca, stredné ucho a pod. - je vyvážený protitlakom vzduchu, ktorý tam je a komunikuje s atmosférou.
Pri ponorení do vody je človek vystavený nadmernému tlaku zo stĺpca vody nad ním, ktorý sa každých 10 m zväčší o 1 ati Zmeny tlaku môžu spôsobiť bolesť a stlačenie, na zabránenie ktorým musí potápač dodávať dýchací vzduch pod tlakom. rovná absolútnemu tlakovému prostrediu.
Keďže sa potápači musia vysporiadať so stlačeným vzduchom alebo zmesami plynov, je vhodné pripomenúť si základné zákony, ktoré dodržiavajú, a uviesť niekoľko vzorcov potrebných pre praktické výpočty.
Vzduch, podobne ako iné skutočné plyny a zmesi plynov, sa s určitou aproximáciou riadi fyzikálnymi zákonmi, ktoré sú absolútne platné pre ideálne plyny.
POTÁPAČSKÉ VYBAVENIE
Potápačská výstroj je súbor prístrojov a výrobkov, ktoré má potápač na sebe na zabezpečenie života a práce vo vodnom prostredí po určitú dobu.
Potápačské vybavenie je vhodné na daný účel, ak môže poskytnúť:
dýchanie osoby, keď vykonáva prácu pod vodou;
izolácia a tepelná ochrana pred vystavením studenej vode;
dostatočná pohyblivosť a stabilná poloha pod vodou;
bezpečnosť pri ponorení, výstupe na povrch a v procese práce;
bezpečné spojenie s povrchom.
V závislosti od úloh, ktoré sa majú vyriešiť, sa potápačské vybavenie delí na:
podľa hĺbky použitia - pre zariadenia pre malé (stredné) hĺbky a hlbokomorské;
podľa spôsobu poskytovania zmesi dýchacích plynov - pre autonómne a hadicové;
podľa spôsobu tepelnej ochrany - pre zariadenia s pasívnou tepelnou ochranou, elektricky a vodou ohrievané;
podľa spôsobu izolácie - pre vybavenie s vodotesnými a plynotesnými neoprénovými oblekmi "suchého" typu a priepustného "mokrého" typu.
Najucelenejšiu predstavu o funkčných vlastnostiach prevádzky potápačského vybavenia poskytuje jeho klasifikácia podľa spôsobu udržiavania zloženia plynnej zmesi potrebnej na dýchanie. Tu sa rozlišuje vybavenie:
vetrané;
s otvorenou schémou dýchania;
s polouzavretým vzorom dýchania;
s uzavretým dýchaním.
LOV LOV
Šírenie zvuku vo vode .
Zvuk sa vo vode šíri päťkrát rýchlejšie ako vo vzduchu. Priemerná rýchlosť je 1400 - 1500 m/s (rýchlosť šírenia zvuku vo vzduchu je 340 m/s). Zdalo by sa, že sa zlepšuje aj počuteľnosť vo vode. V skutočnosti to tak ani zďaleka nie je. Sila zvuku totiž nezávisí od rýchlosti šírenia, ale od amplitúdy zvukových vibrácií a schopnosti vnímania sluchových orgánov. V kochlei vnútorného ucha je Cortiho orgán, ktorý pozostáva zo sluchových buniek. Zvukové vlny rozvibrujú ušný bubienok, sluchové kostičky a membránu Cortiho orgánu. Z vlasových buniek týchto buniek, ktoré vnímajú zvukové vibrácie, nervová excitácia prechádza do sluchového centra, ktoré sa nachádza v temporálnom laloku mozgu.
Zvuková vlna sa môže dostať do vnútorného ucha človeka dvoma spôsobmi: vedením vzduchu vonkajším zvukovodom, bubienkom a sluchovými kostičkami stredného ucha a kostným vedením - vibráciou kostí lebky. Na povrchu prevláda vedenie vzduchom a pod vodou kostné vedenie. Potvrdzuje to jednoduchá skúsenosť. Zakryte si obe uši dlaňami. Na povrchu sa počuteľnosť prudko zhorší, čo sa však pod vodou nepozoruje.
Zvuky pod vodou sú teda vnímané hlavne kostným vedením. Teoreticky sa to vysvetľuje tým, že akustický odpor vody sa približuje akustickému odporu ľudských tkanív. Preto je strata energie pri prechode zvukových vĺn z vody do kostí ľudskej hlavy menšia ako vo vzduchu. Vedenie vzduchu pod vodou takmer zmizne, pretože vonkajší zvukovod je naplnený vodou a malá vrstva vzduchu v blízkosti bubienka slabo prenáša zvukové vibrácie.
Experimenty preukázali, že kostná vodivosť je o 40 % nižšia ako vodivosť vzduchom. Preto sa počuteľnosť pod vodou vo všeobecnosti zhoršuje. Rozsah počuteľnosti s kostným vedením zvuku nezávisí ani tak od sily, ako od tónu: čím vyšší je tón, tým ďalej je zvuk počuť.
Podmorský svet je pre človeka svetom ticha, kde nie sú žiadne cudzie zvuky. Preto najjednoduchšie zvukové signály možno vnímať pod vodou na značné vzdialenosti. Človek počuje úder na kovovú nádobu ponorenú do vody na vzdialenosť 150-200 m, zvuk hrkálky na 100 m, zvon na 60 m.
Zvuky vydávané pod vodou sú zvyčajne nepočuteľné na hladine, rovnako ako zvuky zvonku nepočuť pod vodou. Aby ste vnímali zvuky pod vodou, musíte sa aspoň čiastočne potápať. Ak vstúpite do vody po kolená, začnete vnímať zvuk, ktorý doteraz nebol počuť. Ako sa potápate, hlasitosť sa zvyšuje. Je dobre počuteľný najmä pri ponorení hlavy.
Na vydávanie zvukových signálov z hladiny je potrebné spustiť zdroj zvuku do vody aspoň na polovicu a intenzita zvuku sa zmení. Orientácia pod vodou sluchom je mimoriadne náročná. Vo vzduchu prichádza zvuk do jedného ucha o 0,00003 sekundy skôr ako do druhého. To vám umožní určiť umiestnenie zdroja zvuku s chybou iba 1-3 °. Pod vodou je zvuk súčasne vnímaný oboma ušami, a preto nie je jasné, smerové vnímanie. Chyba orientácie je 180°.
V špeciálne nastavenom experimente sa môžu potápať iba jednotliví potápači po dlhých potulkách a. vyhľadávanie smerovalo na miesto zdroja zvuku, ktorý bol od nich 100 - 150 m. Zistilo sa, že systematický tréning po dlhú dobu umožňuje vyvinúť schopnosť pomerne presnej navigácie zvukom pod vodou. Akonáhle sa však tréning zastaví, jeho výsledky sú anulované.