Вы когда-нибудь слушали шум под водой?
Звук - это волна, созданная вибрациями. Эти вибрации создают области более и менее плотно упакованных частиц. Таким образом, звуку нужна среда для путешествий, такая как воздух, вода или даже твёрдые тела.
Звуковые волны распространяются быстрее в более плотных веществах, потому что соседние частицы будут легче сталкиваться друг с другом. Взять, к примеру, воду. В бутылке с водой примерно в 800 раз больше частиц, чем в той же бутылке, наполненной воздухом. Таким образом, звуковые волны распространяются в воде намного быстрее, чем в воздухе. Например, в пресной воде при комнатной температуре звук распространяется примерно в 4,3 раза быстрее, чем в воздухе при той же температуре.
Звук, распространяющийся по воздуху, вскоре становится менее громким, когда вы удаляетесь от источника. Это потому, что энергия волн быстро теряется по пути. Звук дольше сохраняет свою энергию, путешествуя по воде, потому что частицы могут лучше переносить звуковые волны. В океане, например, звук горбатого кита может преодолевать тысячи миль!
Подводные звуковые волны, достигающие нас в более быстром темпе и сохраняющие свою интенсивность дольше, кажутся, что они должны заставить нас воспринимать эти звуки как громче, когда мы также под водой. Человеческое ухо, однако, развивалось, чтобы слышать звук в воздухе, и не так полезно, когда погружено в воду. Наша голова полна тканей, которые содержат воду и могут передавать звуковые волны, когда мы под водой. Когда это происходит, вибрации обходят барабанную перепонку, часть уха, которая развивалась, чтобы улавливать звуковые волны в воздухе.
Звук также взаимодействует с границами между двумя различными средами, такими как поверхность воды. Например, эта граница между водой и воздухом отражает почти все звуки обратно в воду. Как вся эта динамика повлияет на то, как мы воспринимаем подводные звуки? Попробуйте занятие, чтобы узнать!
Вам понадобиться :
- Ванна или бассейн
- Вода
- Две посуды из нержавеющей стали (например, ложки или щипцы)
- Две пластиковые посуды
- Небольшой мяч
- Полотенце
- Взрослый помощник
- Область, которая может промокнуть
Наполните ванну теплой водой или отправляйтесь в бассейн и принесите помощника и другие материалы.
Попросите вашего помощника прижать одну посуду из нержавеющей стали к другой. Слушать. Как бы вы описали звук?
Через мгновение ваш помощник прижмет одну посуду к другой под водой. Как вы думаете, вы услышите тот же звук?
Попросите своего помощника прижать одну посуду к другой под водой. Слушать. Звук кажется громче или мягче? То, что вы слышите по-другому, тоже?
Погрузите одно ухо в воду. Попросите своего помощника прижать одну посуду к другой под водой. Слушать. Как бы вы описали этот звук?
Попросите своего помощника прижать одну посуду к другой под водой вскоре после того, как вы погрузите голову в воду. Сделайте глубокий вдох, закройте глаза и погрузите голову полностью или настолько, насколько вам удобно. Слушайте, пока вы задерживаете дыхание под водой (поднимайтесь, когда вам нужно!). Звук кажется громче или мягче? Кажется ли это отличается от других?
Повторите эту последовательность, но пусть ваш помощник использует две пластиковые посуда, стуча друг против друга.
Повторите последовательность еще раз, но на этот раз послушайте, как маленький шарик падает в воду. Меняется ли звук падающего в воду шара, когда вы слушаете над или под водой? Меняется ли ваше восприятие этого звука? Почему это случилось?
Поменяться ролями. Пусть ваш помощник слушает, пока вы издаете звуки.
Обсудите результаты, которые вы собрали. Появляются ли шаблоны? Можете ли вы сделать вывод о том, как люди воспринимают звуки, когда погружены в воду?
Был ли звук более мягким, когда он был создан под водой, а вы слушали над водой? Это звучало приглушенно, когда у тебя было только ухо? Было ли это полнее, когда ты погрузил голову?
В воде звук распространяется быстрее, чем в воздухе, потому что частицы воды упаковываются более плотно. Таким образом, энергия, которую несут звуковые волны, транспортируется быстрее. Это должно сделать звук казаться громче. Вы, вероятно, воспринимали это как более мягкое, когда не были погружены в воду, потому что поверхность воды почти как зеркало для звука, который вы создали. Скорее всего, звук почти полностью отразился обратно в воду, как только он достиг поверхности.
Когда вы погружали только свое ухо, звук, вероятно, все еще казался приглушенным. Это происходит потому, что человеческое ухо плохо воспринимает звук в воде - в конце концов, оно эволюционировало, чтобы воспринимать звук в воздухе.