Как на звук и световые волны влияет принцип резонанса? Что такое вибрации и резонансные частоты объектов? Какие повседневные примеры резонанса можно встретить в жизни? Как разбить бокал с помощью голоса? Если присмотреться, то можно увидеть примеры резонанса повсюду. Вот только некоторые из них несут пользу, а другие - вред.

Что такое резонанс?

Вы когда-нибудь задумывались над тем, как люди создают прекрасную музыку с помощью обыкновенных бокалов? По мере повышения воздействия на стекло звуковыми волнами оно может даже разбиться. Световые волны также взаимодействуют особыми способами с объектами вокруг себя. Поведение звуковых и световых волн объясняет, почему люди слышат звуки музыкальных инструментов и различают цвета. Изменения волновой амплитуды вызваны важным принципом, который называется резонансом. Примерами влияния на передачу звука и света являются вибрации.

Звуковые волны происходят от механических колебаний в твердых телах, жидкостях и газах. Световые волны исходят из вибрации заряженных частиц. Объекты, заряженные частицы и механические системы обычно имеют определенную частоту, на которой они склонны вибрировать. Это называется их резонансной частотой или их собственной частотой. Некоторые объекты имеют две или более резонансных частот. Пример резонанса: когда вы едете по ухабистой дороге, и ваш автомобиль начинает прыгать вверх и вниз - это пример колебания вашей машины на своей резонансной частоте, вернее резонансная частота амортизаторов. Вы можете заметить, что когда вы едете в автобусе, частота отскока немного медленнее. Это потому, что амортизаторы шины имеют более низкую резонансную частоту.

Когда звуковая или световая волна ударяет по объекту, она уже вибрирует на определенной частоте. Если эта частота будет соответствовать резонансной частоте объекта, то это приведет к тому, что вы получите резонанс. Он возникает, когда амплитуда колебаний объекта увеличивается за счет соответствующих колебаний другого объекта. Эту связь трудно представить без примера.

Резонанс и световые волны

Взять, к примеру, типичную световую волну (это поток белого света, который исходит от солнца) и направить ее на темный объект, пусть это будет черная змея. Молекулы в коже пресмыкающегося имеют набор резонансных частот. То есть электроны в атомах стремятся вибрировать на определенных частотах. Свет, спускающийся с солнца, - белый свет, который имеет многосоставную частоту.

Сюда входят красный и зеленый, синий и желтый, оранжевый и фиолетовый. Каждая из этих частот поражает кожу змеи. И каждая частота приводит к вибрации другого электрона. Желтая частота резонирует с электронами, резонансная частота которых желтая. Синяя частота резонирует с электронами, резонансная частота которых синяя. Таким образом, кожа змеи в целом резонирует с солнечным светом. Змея кажется черной, потому что ее кожа поглощает все частоты солнечного света.

Когда световые волны резонируют с объектом, они заставляют электроны вибрировать с большими амплитудами. Световая энергия поглощается объектом, и человеческому глазу не заметно, что свет возвращается обратно. Объект выглядит черным. Что делать, если объект не поглощает солнечный свет? Что если ни один из его электронов не резонирует со световыми частотами? Если резонанс не возникает, то вы получите передачу, пропускание световых волн через объект. Стекло кажется прозрачным, потому что оно не поглощает солнечный свет.

Свет все еще вызывает вибрации электронов. Но поскольку он не соответствует резонансным частотам электронов, колебания очень малы и проходят от атома к атому через весь объект. Объект без резонанса будет иметь нулевое поглощение и 100 % передачу, например стекло или вода.

Музыка и резонанс звуковых волн

Резонанс для звука работает так же, как и для света. Когда один объект вибрирует на частоте второго объекта, тогда первый заставляет второй вибрировать с высокой амплитудой. Так возникает акустический резонанс. Примером служит игра на любом музыкальном инструменте. Акустический резонанс отвечает за музыку, создаваемую трубой, флейтой, тромбоном и многими другими инструментами. Как работает это удивительное явление? Можно привести пример резонанса, который имеет положительный эффект.

Пройдя в собор, где играет органная музыка, можно заметить, что вся стена заполнена огромными трубами всех размеров. Некоторые из них очень короткие, а другие доходят до потолка. Для чего нужны все трубы? Когда начинает играть прекрасная музыка, можно понять, что звук исходит от труб, он очень громкий и, кажется, заполняет весь собор. Как такие трубы могут звучать так громко? Во всем виноват акустический резонанс, и он не является единственным инструментом, который использует это удивительное явление.

Создание звуковых волн

Чтобы понять, что происходит, вам сначала нужно немного узнать о том, как звук проходит по воздуху. Звуковые волны создаются, когда что-то вызывает вибрацию молекул воздуха. Затем эта вибрация перемещается, как волна, наружу во всех направлениях. Когда волна проходит по воздуху, есть области, где молекулы сжимаются ближе друг к другу, и области, где молекулы вытягиваются дальше друг от друга. Расстояние между последовательными сжатиями или расширениями известно как длина волны. Частота измеряется в единицах Герца (Гц), а один Герц соответствует одной скорости сжатия волны в секунду.

Люди могут обнаруживать звуковые волны с частотами от 20 до 20 000 Гц! Однако они не все звучат одинаково. Некоторые звуки высокие и скрипучие, в то время как другие низкие и глубокие. То, что вы на самом деле слышите, - это разница в частоте. Итак, как частота относится к длине волны? Скорость звука немного меняется в зависимости от температуры воздуха, но обычно она составляет около 343 м/с. Поскольку все звуковые волны движутся с одинаковой скоростью, частота будет уменьшаться по мере увеличения длины волны и возрастать при уменьшении длины волны.

Вредный резонанс: примеры

Часто люди принимают мостостроение и безопасность как должное. Однако иногда происходят катастрофы, заставляющие поменять свою точку зрения. 1 июля 1940 года в Вашингтоне был открыт мост Такома-Нэрроуз. Это был подвесной мост, третий по величине в мире для своего времени. Во время строительства мост получил прозвище «Галопирование Герти» из-за того, как он качался и сгибался на ветру. Это волнообразное колебание в конце концов привело к его крушению. Мост рухнул 7 ноября 1940 года во время бури, всего через четыре месяца его эксплуатации. Прежде чем узнавать о резонансной частоте и о том, что это связано с катастрофой моста Такома-Нэрроуз, сначала нужно понять что-то, называемое гармоническим движением.

Когда у вас есть объект, периодически колеблющийся назад и вперед, мы говорим, что он испытывает гармоническое движение. Один прекрасный пример проявления резонанса, испытывающего гармоническое движение, - свободная подвесная пружина с прикрепленной к ней массой. Масса заставляет пружину растягиваться вниз, пока в конце концов пружина не сжимается назад, чтобы вернуться к своей первоначальной форме. Этот процесс продолжает повторяться, и мы говорим, что пружина находится в гармоническом движении. Если вы посмотрите видео с моста Такома-Нэрроуз, то увидите, что он колебался, прежде чем рухнул. Он проходил гармоническое движение, как пружина с прикрепленной к ней массой.

Резонанс и качели

Если вы один раз толкнете своего друга на качелях, они несколько раз будут совершать колебательные движения и через некоторое время остановятся. Эта частота, когда колебание самопроизвольно колеблется, называется собственной частотой. Если вы даете толчок каждый раз, когда ваш друг возвращается к вам, он будет качаться все выше и выше. Вы нажимаете с частотой, аналогичной собственной частоте, и амплитуда колебаний возрастает. Такое поведение называется резонансом.

Несомненно, это один из примеров полезного резонанса. Среди прочих нагревание пищи в микроволновой печи, антенна на радиоприемнике, принимающем радиосигнал, игра на флейте.

На самом деле, есть также множество плохих примеров. Разрушение стекла высоким тональным звуком, разрушение моста легким ветерком, обрушение зданий при землетрясениях - все это примеры резонанса в жизни, которые не просто вредные, но и опасные, в зависимости от силы воздействия.

Разрушительная сила звука

Многие наверняка слышали о том, что винный бокал можно разбить голосом оперной певицы. Если вы слегка ударите бокал ложкой, он будет «звонить», как колокол, на своей резонансной частоте. Если на стекло оказывается звуковое давление на определенной частоте, оно начинает вибрировать. По мере того как стимул продолжается, вибрация в бокале накапливается до тех пор, пока он не разрушится, когда будут превышены механические пределы.

Примеры полезного и вредного резонанса повсюду. Микроволны окружают все вокруг, от микроволновой печки, которая разогревает пищу без применения внешнего тепла, до вибраций в земной коре, приводящих к разрушительным землетрясениям.

1.Какова причина образования эха? Почему эхо не возникает в маленькой, заполненной мебелью комнате? Ответы обоснуйте.

Эхо возникает при отражении звука от пре­грады и возвращения звуковой волны.

В маленькой комнате исходный и отражен­ный звук слышится почти одновременно и еще поглощается и рассеивается мебелью. В большом, полупустом помещении звук не рассеивается и рас­стояние время прихода отраженной звуковой волны больше.

2. Как можно улучшить звуковые свойства большого зала?

Для этого стены зала облицовывают звукопо­глощающими материалами, которые препятствуют образованию эха или гула.

3. Почему при использовании рупора звук распространяется на большее расстояние?

При использовании рупора звук меньше рас­сеивается, поэтому он обладает большей мощно­стью и распространяется на большее расстояние.

4. Приведите примеры проявления звукового резонанса, не упомянутые в тексте параграфа.

Если открыть пианино и пропеть над стру­нами какую-нибудь ноту, то можно услышать, что инструмент откликается. Голос действует на все струны пианино, но откликаются только те, кото­рые находятся в резонансе. Еще пример звукового резонанса - гитара. В правильно настроенной гитаре, при зажиме какой-либо струны определен­ным, можно увидеть, что колеблющейся зажатой струне резонирует другая.

5. Для чего камертоны устанавливают на резонаторных ящиках? Каково назначение резонаторов, применяемых в музыкальных инструментах?

Резонаторные ящики способствуют усилению звука, он становится более громким, хотя и менее длительным.

Резонаторы в музыкальных инструментах усиливают звук и создают определенный тембр инструмента.

Как на звук и световые волны влияет принцип резонанса? Что такое вибрации и резонансные частоты объектов? Какие повседневные примеры резонанса можно встретить в жизни? Как разбить бокал с помощью голоса? Если присмотреться, то можно увидеть примеры резонанса повсюду. Вот только некоторые из них несут пользу, а другие – вред.

Что такое резонанс?

Вы когда-нибудь задумывались над тем, как люди создают прекрасную музыку с помощью обыкновенных бокалов? По мере повышения воздействия на стекло звуковыми волнами оно может даже разбиться. Световые волны также взаимодействуют особыми способами с объектами вокруг себя. Поведение звуковых и световых волн объясняет, почему люди слышат звуки музыкальных инструментов и различают цвета. Изменения волновой амплитуды вызваны важным принципом, который называется резонансом. Примерами влияния на передачу звука и света являются вибрации.

Звуковые волны происходят от механических колебаний в твердых телах, жидкостях и газах. Световые волны исходят из вибрации заряженных частиц. Объекты, заряженные частицы и механические системы обычно имеют определенную частоту, на которой они склонны вибрировать. Это называется их резонансной частотой или их собственной частотой. Некоторые объекты имеют две или более резонансных частот. Пример резонанса: когда вы едете по ухабистой дороге, и ваш автомобиль начинает прыгать вверх и вниз – это пример колебания вашей машины на своей резонансной частоте, вернее резонансная частота амортизаторов. Вы можете заметить, что когда вы едете в автобусе, частота отскока немного медленнее. Это потому, что амортизаторы шины имеют более низкую резонансную частоту.

Когда звуковая или световая волна ударяет по объекту, она уже вибрирует на определенной частоте. Если эта частота будет соответствовать резонансной частоте объекта, то это приведет к тому, что вы получите резонанс. Он возникает, когда амплитуда колебаний объекта увеличивается за счет соответствующих колебаний другого объекта. Эту связь трудно представить без примера.

Резонанс и световые волны

Взять, к примеру, типичную световую волну (это поток белого света, который исходит от солнца) и направить ее на темный объект, пусть это будет черная змея. Молекулы в коже пресмыкающегося имеют набор резонансных частот. То есть электроны в атомах стремятся вибрировать на определенных частотах. Свет, спускающийся с солнца, – белый свет, который имеет многосоставную частоту.

Сюда входят красный и зеленый, синий и желтый, оранжевый и фиолетовый. Каждая из этих частот поражает кожу змеи. И каждая частота приводит к вибрации другого электрона. Желтая частота резонирует с электронами, резонансная частота которых желтая. Синяя частота резонирует с электронами, резонансная частота которых синяя. Таким образом, кожа змеи в целом резонирует с солнечным светом. Змея кажется черной, потому что ее кожа поглощает все частоты солнечного света.

Когда световые волны резонируют с объектом, они заставляют электроны вибрировать с большими амплитудами. Световая энергия поглощается объектом, и человеческому глазу не заметно, что свет возвращается обратно. Объект выглядит черным. Что делать, если объект не поглощает солнечный свет? Что если ни один из его электронов не резонирует со световыми частотами? Если резонанс не возникает, то вы получите передачу, пропускание световых волн через объект. Стекло кажется прозрачным, потому что оно не поглощает солнечный свет.

Свет все еще вызывает вибрации электронов. Но поскольку он не соответствует резонансным частотам электронов, колебания очень малы и проходят от атома к атому через весь объект. Объект без резонанса будет иметь нулевое поглощение и 100 % передачу, например стекло или вода.

Музыка и резонанс звуковых волн

Резонанс для звука работает так же, как и для света. Когда один объект вибрирует на частоте второго объекта, тогда первый заставляет второй вибрировать с высокой амплитудой. Так возникает акустический резонанс. Примером служит игра на любом музыкальном инструменте. Акустический резонанс отвечает за музыку, создаваемую трубой, флейтой, тромбоном и многими другими инструментами. Как работает это удивительное явление? Можно привести пример резонанса, который имеет положительный эффект.

Пройдя в собор, где играет органная музыка, можно заметить, что вся стена заполнена огромными трубами всех размеров. Некоторые из них очень короткие, а другие доходят до потолка. Для чего нужны все трубы? Когда начинает играть прекрасная музыка, можно понять, что звук исходит от труб, он очень громкий и, кажется, заполняет весь собор. Как такие трубы могут звучать так громко? Во всем виноват акустический резонанс, и он не является единственным инструментом, который использует это удивительное явление.

Создание звуковых волн

Чтобы понять, что происходит, вам сначала нужно немного узнать о том, как звук проходит по воздуху. Звуковые волны создаются, когда что-то вызывает вибрацию молекул воздуха. Затем эта вибрация перемещается, как волна, наружу во всех направлениях. Когда волна проходит по воздуху, есть области, где молекулы сжимаются ближе друг к другу, и области, где молекулы вытягиваются дальше друг от друга. Расстояние между последовательными сжатиями или расширениями известно как длина волны. Частота измеряется в единицах Герца (Гц), а один Герц соответствует одной скорости сжатия волны в секунду.

Люди могут обнаруживать звуковые волны с частотами от 20 до 20 000 Гц! Однако они не все звучат одинаково. Некоторые звуки высокие и скрипучие, в то время как другие низкие и глубокие. То, что вы на самом деле слышите, – это разница в частоте. Итак, как частота относится к длине волны? Скорость звука немного меняется в зависимости от температуры воздуха, но обычно она составляет около 343 м/с. Поскольку все звуковые волны движутся с одинаковой скоростью, частота будет уменьшаться по мере увеличения длины волны и возрастать при уменьшении длины волны.

Вредный резонанс: примеры

Часто люди принимают мостостроение и безопасность как должное. Однако иногда происходят катастрофы, заставляющие поменять свою точку зрения. 1 июля 1940 года в Вашингтоне был открыт мост Такома-Нэрроуз. Это был подвесной мост, третий по величине в мире для своего времени. Во время строительства мост получил прозвище «Галопирование Герти» из-за того, как он качался и сгибался на ветру. Это волнообразное колебание в конце концов привело к его крушению. Мост рухнул 7 ноября 1940 года во время бури, всего через четыре месяца его эксплуатации. Прежде чем узнавать о резонансной частоте и о том, что это связано с катастрофой моста Такома-Нэрроуз, сначала нужно понять что-то, называемое гармоническим движением.

Когда у вас есть объект, периодически колеблющийся назад и вперед, мы говорим, что он испытывает гармоническое движение. Один прекрасный пример проявления резонанса, испытывающего гармоническое движение, – свободная подвесная пружина с прикрепленной к ней массой. Масса заставляет пружину растягиваться вниз, пока в конце концов пружина не сжимается назад, чтобы вернуться к своей первоначальной форме. Этот процесс продолжает повторяться, и мы говорим, что пружина находится в гармоническом движении. Если вы посмотрите видео с моста Такома-Нэрроуз, то увидите, что он колебался, прежде чем рухнул. Он проходил гармоническое движение, как пружина с прикрепленной к ней массой.

Резонанс и качели

Если вы один раз толкнете своего друга на качелях, они несколько раз будут совершать колебательные движения и через некоторое время остановятся. Эта частота, когда колебание самопроизвольно колеблется, называется собственной частотой. Если вы даете толчок каждый раз, когда ваш друг возвращается к вам, он будет качаться все выше и выше. Вы нажимаете с частотой, аналогичной собственной частоте, и амплитуда колебаний возрастает. Такое поведение называется резонансом.

Несомненно, это один из примеров полезного резонанса. Среди прочих нагревание пищи в микроволновой печи, антенна на радиоприемнике, принимающем радиосигнал, игра на флейте.

На самом деле, есть также множество плохих примеров. Разрушение стекла высоким тональным звуком, разрушение моста легким ветерком, обрушение зданий при землетрясениях – все это примеры резонанса в жизни, которые не просто вредные, но и опасные, в зависимости от силы воздействия.

Разрушительная сила звука

Многие наверняка слышали о том, что винный бокал можно разбить голосом оперной певицы. Если вы слегка ударите бокал ложкой, он будет «звонить», как колокол, на своей резонансной частоте. Если на стекло оказывается звуковое давление на определенной частоте, оно начинает вибрировать. По мере того как стимул продолжается, вибрация в бокале накапливается до тех пор, пока он не разрушится, когда будут превышены механические пределы.

Примеры полезного и вредного резонанса повсюду. Микроволны окружают все вокруг, от микроволновой печки, которая разогревает пищу без применения внешнего тепла, до вибраций в земной коре, приводящих к разрушительным землетрясениям.

Резонанс является одним из интереснейших физических явлений. И чем глубже становятся наши познания об окружающем нас мире, тем явственнее прослеживается роль этого явления, в различных сферах нашей жизни - в музыке, медицине, радиотехнике и даже на детской площадке.

Каков же смысл этого понятия, условия его возникновения и проявление?

Собственные и вынужденные колебания. Резонанс

Вспомним простое и приятное развлечение - раскачивание на подвесных качелях.

Прикладывая в нужный момент совсем незначительное усилие, ребёнок может раскачивать взрослого. Но для этого частота воздействия внешней силы должна совпасть с собственной частотой раскачивания качелей. Только в этом случае амплитуда их колебаний заметно вырастет.

Итак, резонанс это явление резкого возрастания амплитуды колебаний тела, когда частота его собственных колебаний совпадет с частотой действия внешней силы.

Прежде всего, разберемся в понятиях - собственные и вынужденные колебания. Собственные - присущи всем телам - звёздам, струнам, пружинам, ядрам, газам, жидкостям… Обычно они зависят от коэффициента упругости, массы тела и других его параметров. Такие колебания возникают под воздействием первичного толчка, осуществляемой внешней силой. Так, чтобы привести в колебания груз, подвешенный на пружине, достаточно оттянуть его на некоторое расстояние. Возникшие при этом собственные колебания будут затухающими, поскольку энергия колебаний затрачивается на преодоление сопротивления самой колебательной системы и окружающей среды.

Вынужденные колебания возникают при воздействии на тело сторонней (внешней) силы с определенной частотой. Эту стороннюю силу ещё называют вынуждающей силой. Очень важно, чтобы эта внешняя сила действовала на тело в нужный момент и в нужном месте. Именно она восполняет потери энергии и увеличивает её при собственных колебаниях тела.

Механический резонанс

Очень ярким примером проявления резонанса является несколько случаев обрушения мостов, когда по ним строевым шагом проходила рота солдат.

Чеканный шаг солдатских сапог совпал с собственной частотой колебаний моста. Он стал колебаться с такой амплитудой, на которую его прочность не была рассчитана и… развалился. Тогда и родилась новая воинская команда «…не в ногу». Она звучит, когда пешая или конная рота солдат проходит по мосту.

Если вам случалось путешествовать на поезде, то самые внимательные из вас обратили внимание на заметные покачивания вагонов, когда его колеса попадают на стыки рельс. Это так вагон откликается, т. е. резонирует с колебаниями, возникающими при преодолении этих зазоров.

Корабельные приборы снабжают массивными подставками или подвешивают на мягких пружинах, чтобы избежать резонанса этих корабельных деталей с колебаниями корабельного корпуса. При запуске корабельных двигателей судно так может войти в резонанс с их работой, что это грозит его прочности.

Приведенных примеров достаточно, чтобы убедиться в необходимости учитывать резонанс. Но мы иногда и используем механический резонанс, не замечая этого. Выталкивая машину, застрявшую в дорожной грязи, водитель и его добровольные помощники вначале раскачивают её, а затем дружно толкают вперёд по направлению движения.

Раскачивая тяжелый колокол, звонари тоже неосознанно используют это явление.

Они ритмично в такт с собственными колебаниями языка колокола, дергают за прикрепленный к нему шнур, всё увеличивая амплитуду колебаний.

Существуют приборы, измеряющие частоту электрического тока. Их действие основано на использовании резонанса.

Акустический резонанс

На страницах нашего сайта мы . Продолжим наш разговор, дополнив его примерами проявления акустического или звукового резонанса.

Для чего у музыкальных инструментов, особенно у гитары и скрипки такой красивый корпус? Неужели лишь для того, чтобы красиво выглядеть? Оказывается, нет. Он нужен для правильного звучания, всей издаваемой инструментом звуковой палитры. Звук, издаваемый самой гитарной струной достаточно тихий. Чтобы его усилить струны, располагают поверх корпуса, имеющего определенную форму и размеры. Звук, попадая внутрь гитары, резонирует с различными частями корпуса и усиливается.

Сила и чистота звука зависит от качества дерева, и даже от лака, которым покрыт инструмент.

Имеются резонаторы и в нашем голосовом аппарате. Их роль выполняют самые различные воздушные полости, окружающие голосовые связки. Они-то усиливают звук, формируют его тембр, усиливая именно те колебания, частота которых близка к их собственной. Умение использовать резонаторы своего голосового аппарата - это одна из сторон таланта певца. Им в совершенстве владел Ф.И. Шаляпин.

Рассказывают, что когда этот великий артист пел во всю мощь, гасли свечи, тряслись люстры и трескались гранёные стаканы.

Т.е. явление звукового резонанса играет громадную роль в восхитительном мире звуков.

Электрический резонанс

Не миновало это явление и электрические цепи. Если частота изменения внешнего напряжения совпадет с частой собственных колебаний цепи, то может возникнуть электрический резонанс. Как всегда он проявляется в резком возрастании и силы тока и напряжения в цепи. Это чревато коротким замыкание и выходом из строя приборов, включённых в цепь.

Однако именно резонанс позволяет нам настроиться на частоту определенной радиостанции. Обычно на антенну поступает множество частот от различных радиостанций. Вращая ручку настройки, мы меняем частоту приёмного контура радиоприёмника.

Когда одна из пришедших на антенну частот совпадет с этой частотой, тогда мы и услышим эту радиостанцию.

Волны Шумана

Между поверхностью Земли и ее ионосферой существует слой, в котором очень хорошо распространяются электромагнитные волны. Этот небесный коридор называют волноводом. Рождающиеся здесь волны могут несколько раз огибать Землю. Но откуда они берутся? Оказалось, что они возникают при разрядах молний.

Профессор Мюнхенского технического университета Шуман рассчитал их частоту. Выяснилось, что она равна 10 Гц. Но именно с таким ритмом происходят колебания человеческого мозга! Этот удивительный факт не мог быть простым совпадением. Мы живём внутри гигантского волновода, который своим ритмом управляет нашим организмом. Дальнейшие исследования подтвердили это предположение. Оказалось, что искажение волн Шумана, например, при магнитных бурях ухудшает состояние здоровья людей.

Т.е. для нормального самочувствия человека ритм важнейших колебаний человеческого организма должен резонировать с частотой волн Шумана.

Электромагнитный смог от работы бытовых и промышленных электроприборов искажают природные волны Земли, и разрушает наши тонкие взаимосвязи со своей планетой.

Законам резонанса подчинены все объекты Вселенной. Этим законам подчиняются даже взаимоотношения людей. Так, выбирая себе друзей, мы ищем себе подобных, с которыми нам интересно, с которыми находимся «на одной волне».

Если это сообщение тебе пригодилось, буда рада видеть тебя

«УТВЕРЖДАЮ»

руководитель методического объединения

(физика, химия, биология)

Шадури М. И._______________ «_15__»_____декабря_______2015__ г.

Составитель: преподаватель физики Гарагуля С.Л.

Предмет: физика

Тема урока: «Звуковой резонанс»

КОНСПЕКТ ОТКРЫТОГО УРОКА

Методическая цель урока : активизация познавательной деятельности суворовцев в процессе изучения звукового резонанса

Образовательная цель урока : познакомить суворовцев с явлением звукового (акустического) резонанса, сформировать у суворовцев понимание условий, необходимых для получения звукового резонанса. Рассмотреть практическое использование звукового резонанса.

Воспитательная цель урока : способствовать повышению культуры умственного труда, создать условия для повышения интереса к изучаемому материалу, подчеркивая практическую значимость приобретенных знаний и умений. Способствовать развитию творческого отношения к учебной деятельности в процессе совместной работы при изучении особенностей звукового резонанса.

Развивающая цель урока : создать условия для развития исследовательских и творческих навыков, навыков общения и совместной деятельности. Обеспечить условия для развития умений устанавливать причинно-следственные связи между явлением резонанса и условиями, необходимыми для его возникновения. Способствовать развитию умений учащихся обобщать полученные знания, проводить анализ, синтез, сравнения, делать необходимые выводы

Тип урока : урок ознакомления с новым материалом

Вид урока : смешанный

Форма организации урока : групповая

Используемые педагогические технологии : технология развивающего обучения,

Метод обучения : частично-поисковый

Материальное обеспечение урока:

Камертоны с резонаторами (частотой 440Гц)

Камертоны без резонаторов (частотой 440Гц)

Камертоны другой частоты

Компьютер и мультимедийный проектор

Видеофрагмент №1 «Звуковой резонанс»

Видеофрагмент №2 «Акустическое оружие»

Видеофрагмент №3 «Влияние музыки на песок, воду и огонь»

Фотографии резонаторы в музыкальных инструментах, резонаторы у зайца и у слона.

Фонендоскоп

Листы картона

Лис ватмана и маркеры

Основные этапы открытого урока

№

Этапы урока

Время

Цели и задачи

Деятельность преподавателя

Деятельности суворовца

1

Организационый

3

Подготовка суворовцев к занятию

Проверяет готовность суворовцев к занятию, побуждая к активной работе на уроке. Принимает рапорт

Сдают рапорт. Полная готовность суворовцев включение суворовцев в деловой ритм.

2

целеполагание

3

Обеспечение мотивации и принятия суворовцами цели урока

Проводит эксперимент с камертонами, подводит суворовцев к формулировке цели урока

Суворовцы совместно с преподавателем участвуют в демонстрации эксперимента, самостоятельно формулируют цель урока

3

Поисковый

7

Постановка проблемной задачи практического характера

Формирует поисковые группы, побуждает желания суворовцев самостоятельно добывать все недостающие факторы при исследовании особенностей акустического резонанса

Суворовцы, работая в группах, самостоятельно исследуют условия возникновения резонанса и факторы, влияющие на степень выраженности резонанса, делают самостоятельные выводы

4

Актуализация знаний учащихся

5

Актуализация опорных знаний и умений в объяснении явления акустического резонанса и условий необходимых для его существования

Предлагает вопросы, позволяющие систематизировать полученные экспериментальные данные по установлению условий, приводящих к возникновению звукового резонанса (приложение1) , обращает внимание на факторы, позволяющие получать наиболее выраженный звуковой резонанс

Суворовцы, работая в группах, формулируют условия возникновения резонанса и определяют факторы, влияющие на проявление акустического резонанса. Делают необходимые записи в тетради.

4

Усвоение новых знаний

17

Рассмотрение различных проявлений звукового резонанса в природе, медицине, технике и военном деле

Предлагает к рассмотрению вопросы, демонстрирует видеофрагмент№1, предлагает к применению устройства, работающие за счет звукового резонанса (стетоскоп, рупор), предлагает к самостоятельному рассмотрению дополнительный материал (приложение2)

Отвечают на вопросы преподавателя, участвуют в практической деятельности, работают с дополнительной литературой, делают сообщения по анной теме

5

Обобщение и систематизация

5

Обобщение и систематизация условий и примеров проявления звукового резонанса

Предлагает по группам записать все примеры проявления и использования звукового резонанса в природе, медицине, технике и военном деле. Демонстрирует видеофрагмент №2

Суворовцы работают в группах, обобщая информацию, полученную на уроке, обсуждают информацию, дополняя друг друга

6

Рефлексия, подведение итогов урока

3

Мобилизация суворовцев на рефлексию своих действий на уроке

Помогает суворовцам осмыслить и правильно оценить свои действия на уроке, предлагая выполнить задание по группам (приложение3) Демонстрирует видеофрагмент №3

Осмысление суворовцами результатов своих действий на уроке при письменном ответе на поставленные перед ними вопросы

7

Задание на самоподготовку, инструктаж по его выполнению

2

Обеспечение понимания цели, содержания и способов выполнения домашнего задания. Проверка соответствующих записей

Выдает суворовцам домашнее задание с подробными пояснениями по его выполнению

Задание на сам\по: итоги гл.6 упр.6

Получают задание с подробными пояснениями его выполнения

Преподаватель___________Гарагуля С.Л. «__15__»___декабря_______________2015_г.

План-конспект урока:

1.Здравствуйте товарищи суворовцы. Предлагаю заполнить лист рефлексии (анонимно) Прежде чем начать наш урок проверим, готовы ли мы к работе. На столах перед ними развернутыми в мою сторону стоят камертоны (нота ля). Я возбуждаю камертон и останавливаю. Суворовцы слушают свои камертоны. Как вы думаете, о чем сегодня пойдет речь на нашем уроке? Правильно сегодня мы будем говорить о звуковом резонансе. Записали тему урока и домашнее задание.

Приложение 1

Товарищи суворовцы, а что такое звук? Что является причиной возникновения звука? А какие величины характеризуют звук? (громкость, определяется амплитудой колебаний, измеряется в Беллах и децибелах, высота звука зависит от частоты, интенсивность звука, определяется энергией, переносимой через единицу поверхности за 1с. Я предлагаю вам, используя камертоны, выяснить (условия которые должны исследовать записать на доске)

1) Какие условия должны выполняться,чтобы возник звуковой резонанс.

2) при каких условиях резонанс не возникает. Какие факторы влияют на степень выраженности резонанса, т.е.

3)при каких условиях резонанс более отчетливо выражен . (Суворовцы, работают в группах, обсуждают). Из гостей, присутствующих на уроке сделать еще одну группу (по возможности)

Суворовцы докладывают, к каким выводам они пришли. Обобщаем сказанное, и демонстрирую еще раз резонанс, кладу кусочек мела на один из камертонов и обсуждаем, почему нет резонанса (В результате возбуждения ветвей одного из камертонов вокруг него возникает звуковая волна и он выступает в качестве вынуждающей силы. В случае, если собственная частота колебаний второго камертона совпадет с частотой первого, то возникает резонанс, т.е. произойдет резкое увеличение амплитуды колебаний ветвей второго камертона и он зазвучит). Записываем в тетради, что такое резонанс и условие резонанса. Какова роль ящика под камертоном? Это резонатор. Он подобран таким образом, чтобы частота его собственных колебаний совпадала с частотой колебаний камертона. (обратить внимание, что для камертонов разных частот размеры резонаторов отличаются друг от друга. Площадь ящика намного превосходит площадь ветвей камертона, т.е. звучит и сам резонатор тоже. Обратите внимание, что наиболее выражен резонанс когда резонаторы повернуты друг к другу, т.е. объем воздуха в резонаторе увеличивается, что приводит к дополнительному усилению отражающихся от поверхностей резонаторов волн. Внутри ящика волны накладываются друг на друга, усиливаются и выходят из отверстия направленным потоком. Покрутить резонатор. Закрыть и открыть его рукой.

А как вы думаете, что общего между слоном и зайцем (на экран вывести их фотографии)? (их уши- это большие резонаторы, обратите внимание на то, что уши слона в складочку и внутри ушей есть волоски-резонаторы, что усиливает звуковой резонанс. Кроме того хобот слона это тоже резонатор. Знаете ли вы, что слоны слышат друг на расстоянии 10 км (правда они еще слышат инфразвук через подошвы ног. Слоны в день пьют 140-160л воды и без нее они не могут. Поэтому слоны слышат ливневые дожди на расстоянии 240 км. Вы обращали внимание, как громко квакают лягушки. У них тоже есть свои резонаторы А есть ли у нас резонаторы? (ушная раковина, горло). Предложить суворовцам тихо сказать ура и громко.. А если не хватает сил, то можно… Сложить из картона рупор и продолжать говорить в рупор. Рупор увеличивает объем резонатора, что приводит к дополнительному усилению звука. Или вы знаете, что когда плохо слышно к ушной раковине прикладывают руку (показать). Где еще используется звуковой резонанс? (Раздать суворовцам материал, который они читают и докладывают)

Приложение 2

В каждом музыкальном инструменте есть свой резонатор, используемый для усиления звучания и для придания звуку окраски (тембра).Особая форма гитары, скрипки, валторны, органа, барабана -это резонаторы. Увеличивая площадь поверхности, используя определенную форму, используя определенный состав лака, настраивают музыкальный инструмент в резонанс с резонатором и мы слышим прекрасную музыку. Если посмотреть внутрь большого органа, то увидим множество труб различных по длине от 5см до 6м и более. Некоторые трубы сделаны из дерева, некоторые из металла, некоторые квадратного сечение, некоторые круглого сечения, резонанс столбов воздуха в этих трубах порождает красивое звучание органной музыки. Замкнутые пространства под эстрадой концертных залов и под оркестровой ямой оперных театров также являются своеобразными резонаторами, усиливающими звучность. Аналогичную роль играют подвесные «мембранные потолки» концертных и театральных залов

Звуковой резонанс используют врачи, например для того, чтобы прослушать сердечко еще не рожденного ребенка. (показать стетоскоп), фонендоскоп. Распространенный звуковой метод диагностики заболеваний – выслушивание. Для этого используют стетоскоп, деревянную трубочку или фонендоскоп. Фонендоскоп состоит из полой капсулой с передающей звук мембраной, прикладываемой к телу человека, от нее идут резиновые трубки, идущие в ухо врача. В полой капсуле возникает резонанс столба воздуха, вследствие чего усиливается звучание и врач слышит (показать фонендоскоп).

В аэродинамике известно вредное явление фляттер, представляющее собой вредное резонансное дрожание крыла самолета в полете, что может привести к поломке самолета. Долгое время не могли гасить эти колебания, пока не догадались у передней кромки крыла делать утяжеление, т.е менять собственную частоту колебаний, что гасила вредные резонансные колебания. Природа тоже в течение веков выработала борьбу с фляттером. Так, например, у стрекоз в передней части крыла тоже есть хитиновое утолщение. Удаление его не лишает стрекозу возможности летать, но она будет порхать как бабочка, что нарушает правильность полета.

В начале июня 1960 года американский посол продемонстрировал в ООН в Нью-Йорке герб Соединенных штатов, который висел в кабинете американского посла в Москве. В ней был спрятан крохотный жучок, который будучи приведен в действие, передавал на советский пост контроля все, что говорилось в кабинете посла. Мировая практика создания и использования подслушивающих устройств ничего подобного раньше не знала. Это был пассивный жучек, под кодовым названием Златоуст, т.к.: ни элементов питания, ни проводов, ни тока - ничего такого, что можно было бы обнаружить.Устройство напоминало собой крошечного головастика с маленьким хвостиком. Приводилось в действие оно источником микроволнового сигнала, который заставлял рецепторы головастика резонировать. Голос человека влиял на характер резонансных колебаний устройства, позволяя осуществлять перехват речи. Микрофон мог функционировать бесконечно долго за счет микроволновых импульсов, подаваемых ему чрезвычайно мощным генератором с расстояния до 300 метров. Господину послу в Артеке в торжественной обстановке вручили огромный, сверкающий лаком деревянный герб США, который на восемь лет переселился в сверхсекретный кабинет американского посланника. Причем, заложенный в гербе микрофон – жучек пережил аж четырех послов, исправно выполняя свою секретную функцию.
Каждый из них, прежде чем приступить к исполнению служебных обязанностей, считал своим долгом сменить обстановку в рабочем кабинете. Послы меняли все - шторы, кресла, стол, стулья и даже чернильницы. Несменяемым в кабинете оставался только герб. Обнаружить жучка "помог" советский предатель, который и сообщил американцам о том, что их постоянно подслушивают.
Впрочем, даже после разоблачения "Златоуст" продолжил свою жизнь. Сначала его "пытали" на предмет устройства (для того чтобы скопировать). А потом отправили в музей.

Рассказывают, что при пении Федор Ивановича Шаляпина

дрожали (резонировали) хрустальные подвески люстр. От того ли, что голос был громким? Вовсе

Задать? А встречались ли вы, с проявлениями звукового резонанса.(может быть вспомнят про Эолову арфу или про звучание проводов при ветре. (Если не вспомнят, то напомнить)

Мы с вами знаем, что основное свойство волн это… (они говорят- перенос энергии без переноса вещества. А от чего зависит энергия волны? (отвечают: от квадрата амплитуды колебаний). Таким образом, если при резонансе резко увеличивается амплитуда колебаний, значит, увеличивается и энергия волны. Давайте посмотрим… (видеофрагмент№1 звуковой резонанс 2 минуты). А как вы думаете, зачем артиллеристы, танкисты одевают шлемы? Чтобы уменьшить последствия звукового резонанса. Энергия звуковой волны может приводить к разрушительному действию и тогда когда сверхзвуковой самолет преодолевает звуковой барьер. (на экран вывести фото сверхзвукового самолета)

Ударная волна Разрушительная сила звука проявляется в так называемой ударной волне, которая образуется когда, например, самолет двигается со сверхзвуковой скоростью. (На доске показать сравнение скорости звука и скорости, например истребителя). Если самолет движется со сверхзвуковой скоростью, то волны, нагромождаясь друг на друга, вписываются в некоторый угол. (рис. стр.60 рис. 22(в). При наложении волн друг на друга происходит усиление горбов и впадин волн, т.е увеличение амплитуд колебаний результирующих волн, а значит и значительное увеличение энергии волны. Ударная волна возникает по существу благодаря наложению друг на друга большого количества волн. Это аналогично образованию носовой волны морского корабля, когда он движется со скоростью превосходящей скорость, образуемых им волн. В момент, когда самолет достигает скорости звука, он преодолевает барьер, образованный звуковыми волнами перед ним, ему требуется дополнительное усилие, для преодоления этого звукового барьера и в тот момент возникает акустический удар, который продолжается доли секунды, но этого достаточно, чтобы разбить окна или вызвать другие повреждения. Он может вызвать психологический дискомфорт. Фактически акустический удар, вызываемый сверхзвуковым самолетом представляет собой двойной удар, поскольку ударная волна образуется как спереди так и позади самолета. Но еще более ощутимое последствие звукового резонанса проявляется в использовании так называемого звукового или акустического оружия (видео№2 акустическое оружие-5минут).

Приложение 3

Итак, мы сегодня познакомились с разнообразными примерами проявлениями звукового резонанса. Предлагаю вам записать, что вы сегодня узнали о резонансе. Работают по своим группам на полуватмане. Рисуют солнце-резонанс, а лучики примеры его использования. Вывешиваем на доске и после этого обсуждаем. Суворовцы знакомятся с работами других групп и, если возникает необходимость, дополняют друг друга.

Заполняем лист рефлексии и в конце урока видео №3 Влияние музыки на песок (в качестве благодарности присутствующим). Обговариваем влияние звука не только на песок и структуру вещества, но и на нашу психику. Особенно влияние тяжелого психоделического рока.

Преподаватель озвучивает оценки за урок, благодарит суворовцев за работу на уроке и всех присутствующих, за уделенное внимание.