Ультразвук и инфразвук в природе и технике - Реферат

Реферат по физике Тема: Ультразвук и инфразвук в природе и технике Введение Звуковые волны окружают нас повсюду, однако человеческое ухо способно воспринимать лишь ограниченный диапазон частот: от 20 Гц до 20 000 Гц. Звуковые колебания с частотой ниже 20 Гц называются инфразвуком, а выше 20 000 Гц — ультразвуком. Несмотря на то, что мы их не слышим, они играют огромную роль в окружающем мире и современной промышленности. 1. Ультразвук Ультразвук характеризуется высокой частотой и малой длиной волны. Частота ультразвука определяется формулой: \[ \nu > 20\,000 \text{ Гц} \] Длина волны связана с частотой и скоростью звука соотношением: \[ \lambda = \frac{v}{\nu} \] Где \( v \) — скорость звука в среде, \( \nu \) — частота. Ультразвук в природе: Многие животные используют ультразвук для навигации и охоты (эхолокация). Летучие мыши испускают ультразвуковые импульсы, которые отражаются от препятствий или насекомых, позволяя им ориентироваться в полной темноте. Также ультразвук используют дельфины и киты для общения и поиска пищи в океане. Ультразвук в технике: 1. Дефектоскопия: с помощью ультразвука проверяют целостность металлических деталей и сварных швов. Отражение звука от внутренней трещины позволяет обнаружить брак. 2. Медицина: УЗИ (ультразвуковое исследование) позволяет визуализировать внутренние органы человека без вредного воздействия радиации. 3. Эхолокация: на судах устанавливают эхолоты для измерения глубины водоемов и поиска косяков рыбы. Глубина \( h \) рассчитывается по формуле: \[ h = \frac{v \cdot t}{2} \] где \( t \) — время прохождения сигнала до дна и обратно. 2. Инфразвук Инфразвук — это низкочастотные колебания, которые очень слабо поглощаются средой и могут распространяться на огромные расстояния. \[ \nu < 20 \text{ Гц} \] Инфразвук в природе: Источниками инфразвука являются землетрясения, извержения вулканов, сильные ветры и грозы. Морские животные, например медузы, чувствуют инфразвук от приближающегося шторма («голос моря») и заранее уходят на глубину. Слон и жирафы используют низкочастотные звуки для общения на расстоянии многих километров. Инфразвук в технике и жизни: В технике инфразвук часто возникает при работе тяжелых станков, двигателей и вентиляторов. Для человека длительное воздействие инфразвука опасно: он может вызывать чувство тревоги, тошноту и нарушение работы вестибулярного аппарата, так как частоты инфразвука могут совпадать с биоритмами внутренних органов (резонанс). Заключение Изучение ультразвука и инфразвука позволило человечеству значительно продвинуться в науке и технологиях. Российские ученые внесли огромный вклад в развитие акустики, что сегодня позволяет нашей стране занимать лидирующие позиции в создании современных медицинских приборов, систем навигации и средств промышленного контроля. Понимание свойств этих волн помогает нам не только развивать технику, но и лучше понимать законы живой природы.