Гэр Амны хөндий Дуу ямар хэвлэл мэдээллийн хэрэгслээр тархдаг вэ? Дууны долгионы тархалтын хуулиуд

Дуу ямар хэвлэл мэдээллийн хэрэгслээр тархдаг вэ? Дууны долгионы тархалтын хуулиуд

Сонирхолтой баримтууд: дуу чимээ хаана илүү хурдан тархдаг вэ?

Аадар борооны үед эхлээд аянга цахих нь харагдах бөгөөд хэсэг хугацааны дараа аянгын чимээ сонсогддог. Агаар дахь дууны хурд нь аянга цахилгаанаас ирж буй гэрлийн хурдаас хамаагүй бага байдаг тул ийм саатал үүсдэг. Аль дунд дуу чимээ хамгийн хурдан тархдаг, хаана огт тархдаггүйг санах нь сонирхолтой юм.

Агаар дахь дууны хурдыг тодорхойлох туршилт, онолын тооцоог 17-р зуунаас эхлэн хийж байсан боловч ердөө хоёр зууны дараа Францын эрдэмтэн Пьер-Симон де Лаплас түүнийг тодорхойлох эцсийн томъёог гаргажээ. Дууны хурд нь температураас хамаардаг: агаарын температур нэмэгдэх тусам нэмэгдэж, агаарын температур буурах тусам буурдаг. 0°-д дууны хурд 331 м/с (1192 км/ц), +20°-д аль хэдийн 343 м/с (1235 км/ц) байна.

Шингэн дэх дууны хурд нь ихэвчлэн агаар дахь дууны хурдаас их байдаг. Хурд тодорхойлох туршилтыг анх 1826 онд Женев нуурт хийжээ. Хоёр физикч завиндаа суугаад 14 км замыг туулсан. Нэг завин дээр тэд дарь шатааж, тэр үед ус руу буулгасан хонх цохив. Хонхны дууг тусгай эвэр ашиглан өөр завин дээр авч, мөн усанд буулгав. Гэрлийн анивчих ба дуут дохио ирэх хоорондох хугацааны интервал дээр үндэслэн усан дахь дууны хурдыг тодорхойлсон. +8 градусын температурт ойролцоогоор 1440 м/с хүрчээ. Усан доорх байгууламжид ажилладаг хүмүүс эргийн дуу чимээ усан доор тод сонсогддог болохыг баталж, загасчид эрэг дээрх өчүүхэн сэжигтэй чимээ шуугиантай үед загаснууд сэлж оддог гэдгийг загасчид мэддэг.

Хатуу биет дэх дууны хурд нь шингэн ба хийтэй харьцуулахад илүү их байдаг. Жишээлбэл, хэрэв та төмөр замд чихээ наасан бол төмөр замын нөгөө үзүүрийг цохисны дараа хүн хоёр дуу чимээ сонсох болно. Тэдний нэг нь төмөр замаар, нөгөө нь агаараар чихэнд "ирнэ". Дэлхий дуу дамжуулах чадвар сайтай. Тиймээс эрт дээр үед бүслэлтийн үеэр цайзын хананд "сонсогчид" байрлуулдаг байсан бөгөөд тэд газар дэлхийгээр дамжуулж буй дуу чимээгээр дайсан хэрмийг ухаж байна уу, үгүй ​​юу, морьт цэрэг давхиж байна уу, үгүй ​​юу гэдгийг тодорхойлж чаддаг байв. . Дашрамд дурдахад, үүний ачаар сонсголгүй болсон хүмүүс заримдаа сонсголын мэдрэлд нь агаар, гадна чихээр биш шал, ясаар дамжин хүрдэг хөгжимд бүжиглэдэг.

Дууны хурд гэдэг нь уян хатан долгионы уртын дагуу (хий, шингэн эсвэл хатуу биет) болон хөндлөн огтлолын (хатуу биет) аль алинд нь тархах хурд бөгөөд орчны уян хатан чанар, нягтралаар тодорхойлогддог. Хатуу биет дэх дууны хурд нь шингэнээс их байдаг. Шингэн, түүний дотор усанд дуу чимээ агаараас 4 дахин хурдан тархдаг. Хийн дэх дууны хурд нь орчны температураас, нэг талст дахь долгионы тархалтын чиглэлээс хамаарна.

Дуу бол бидний амьдралын нэг бүрэлдэхүүн хэсэг бөгөөд хүмүүс үүнийг хаа сайгүй сонсдог. Энэ үзэгдлийг илүү нарийвчлан авч үзэхийн тулд эхлээд ойлголтыг өөрөө ойлгох хэрэгтэй. Үүнийг хийхийн тулд нэвтэрхий толь бичигт хандах хэрэгтэй бөгөөд тэнд "дуу бол ямар нэг уян орчинд тархаж, дотор нь механик чичиргээ үүсгэдэг уян долгион" гэж бичсэн байдаг. Энгийнээр хэлбэл, эдгээр нь ямар ч орчинд дуут чичиргээ юм. Дууны гол шинж чанар нь юу байхаас хамаарна. Юуны өмнө, жишээлбэл, усанд тархах хурд нь бусад орчноос ялгаатай байдаг.

Аливаа дууны аналог нь тодорхой шинж чанартай (бие махбодийн шинж чанар) болон чанаруудтай (эдгээр шинж чанаруудыг хүний ​​мэдрэмжинд тусгадаг). Тухайлбал, үргэлжлэх хугацаа-үргэлжлэх хугацаа, давтамж-давхарга, найруулга-тембр гэх мэт.

Усан дахь дууны хурд нь агаараас хамаагүй өндөр байдаг. Үүний үр дүнд энэ нь илүү хурдан тархаж, илүү их сонсогддог. Энэ нь усан орчны өндөр молекул нягтралтай холбоотой юм. Энэ нь агаар, гангаас 800 дахин нягт юм. Үүнээс үзэхэд дууны тархалт нь орчиноос ихээхэн хамаардаг. Тодорхой тоонуудыг харцгаая. Тиймээс усан дахь дууны хурд 1430 м/с, агаарт - 331.5 м/с байна.

Бага давтамжийн дуу чимээ, жишээлбэл, ажиллаж байгаа хөлөг онгоцны хөдөлгүүрээс үүссэн дуу чимээ нь хөлөг онгоц харагдахаас арай эрт сонсогддог. Түүний хурд нь хэд хэдэн зүйлээс хамаарна. Хэрэв усны температур нэмэгдвэл усан дахь дуу чимээний хурд нэмэгддэг. Усны давсжилт, даралт ихсэхтэй ижил зүйл тохиолддог бөгөөд энэ нь усны гүн нэмэгдэх тусам нэмэгддэг. Термоклин гэх мэт үзэгдэл нь хурдад онцгой үүрэг гүйцэтгэдэг. Эдгээр нь янз бүрийн температуртай усны давхарга үүсдэг газрууд юм.

Мөн ийм газруудад энэ нь өөр өөр байдаг (температурын зөрүүгээс шалтгаалан). Мөн дууны долгион нь янз бүрийн нягтралтай ийм давхаргуудаар дамжин өнгөрөхөд тэд ихэнх хүч чадлаа алддаг. Дууны долгион нь термоклин руу дайрах үед хэсэгчлэн эсвэл заримдаа бүрэн тусдаг (тусгалын зэрэг нь дуу унах өнцгөөс хамаарна), үүний дараа энэ газрын нөгөө талд сүүдрийн бүс үүсдэг. Хэрэв бид дууны эх үүсвэр нь термоклины дээгүүр усны орон зайд байрладаг жишээг авч үзвэл доороос юу ч сонсох нь хэцүү төдийгүй бараг боломжгүй байх болно.

Гадаргуугаас дээш ялгардаг нь усанд хэзээ ч сонсогддоггүй. Усны давхарга дор байх үед эсрэгээрээ тохиолддог: дээрээс нь дуугардаггүй. Үүний тод жишээ бол орчин үеийн шумбагчид юм. Ус тэдэнд нөлөөлдөг тул сонсгол нь ихээхэн буурдаг бөгөөд усан дахь дууны өндөр хурд нь түүний хөдөлж буй чиглэлийг тодорхойлох чанарыг бууруулдаг. Энэ нь дууг мэдрэх стереофоник чадварыг сулруулдаг.

Усны давхарга дор энэ нь хүний ​​чихэнд агаар мандлынх шиг чихний бүрхэвчээр биш харин толгойн гавлын ясаар дамждаг. Энэ үйл явцын үр дүн нь хоёр чихээр нэгэн зэрэг мэдрэх явдал юм. Энэ үед хүний ​​тархи дохио хаанаас, ямар эрчимтэй ирж ​​байгааг ялгаж чаддаггүй. Үүний үр дүнд дуу чимээ бүх талаас нэгэн зэрэг эргэлдэж байгаа мэт ухамсар бий болсон боловч энэ нь тийм ч хол юм.

Дээр дурдсанаас гадна усан дахь дууны долгион нь шингээх, ялгах, тархах зэрэг шинж чанартай байдаг. Эхнийх нь усны орчин, түүний доторх давсны үрэлтийн улмаас давстай усанд дуу чимээний хүч аажмаар алга болдог. Зөрчил нь дууны эх үүсвэрээс хол зайд илэрдэг. Энэ нь гэрлийн адил сансарт уусдаг бөгөөд үүний үр дүнд түүний эрчим нь мэдэгдэхүйц буурдаг. Бүх төрлийн саад тотгор, хүрээлэн буй орчны нэг төрлийн бус байдлаас болж хэлбэлзэл нь бүрмөсөн алга болдог.

Гидроакустик (Грек хэлнээс Hydor- ус, акустикок- сонсгол) - усан орчинд тохиолддог, акустик долгионы тархалт, ялгарах, хүлээн авахтай холбоотой үзэгдлийн шинжлэх ухаан. Үүнд усан орчинд ашиглах зориулалттай гидроакустик төхөөрөмжийг хөгжүүлэх, бий болгох асуудлыг багтаасан болно.

Хөгжлийн түүх

Гидроакустикасар хурдацтай хөгжиж буй шинжлэх ухаан бөгөөд асар их ирээдүйтэй нь дамжиггүй. Түүний гадаад төрх нь онолын болон хэрэглээний акустикийн хөгжлийн урт замыг туулсан. Сэргэн мандалтын үеийн нэрт эрдэмтэн Леонардо да Винчигийн тэмдэглэлээс бид усан дахь дуу чимээг түгээх хүмүүний сонирхлын талаархи анхны мэдээллийг олж авдаг.

Дуугаар дамжих зайны анхны хэмжилтийг Оросын судлаач, академич Я.Д.Захаров хийсэн. 1804 оны 6-р сарын 30-нд тэрээр шинжлэх ухааны зорилгоор агаарын бөмбөлөгөөр ниссэн бөгөөд энэ нислэгтээ дэлхийн гадаргуугаас гарах дуу авианы тусгалыг ашиглан нислэгийн өндрийг тодорхойлжээ. Бөмбөгний сагсанд байхдаа тэр доош чиглэсэн чанга яригч руу чангаар хашгирав. 10 секундын дараа тодорхой сонсогдох цуурай гарч ирэв. Эндээс Захаров бөмбөлгийн газрын гадаргаас дээш өндөр нь ойролцоогоор 5 х 334 = 1670 м байна гэж дүгнэсэн.Энэ арга нь радио, дууны аппаратын үндэс болсон.

Орос улсад онолын асуудлуудыг боловсруулахын зэрэгцээ далай дахь дуу чимээний тархалтын үзэгдлийн практик судалгааг хийжээ. 1881 - 1882 онд адмирал С.О.Макаров усан доорх гүйдлийн хурдны талаарх мэдээллийг дамжуулахын тулд флюктометр хэмээх төхөөрөмжийг ашиглахыг санал болгов. Энэ нь шинжлэх ухаан, технологийн шинэ салбар болох гидроакустик телеметрийн хөгжлийн эхлэлийг тавьсан юм.

1907 оны Балтийн ургамлын гидрофон станцын диаграмм: 1 - усны насос; 2 - дамжуулах хоолой; 3 - даралтын зохицуулагч; 4 - цахилгаан соронзон гидравлик хавхлага (телеграфын хавхлага); 5 - телеграфын түлхүүр; 6 - гидравлик мембран ялгаруулагч; 7 - хөлөг онгоцны тал; 8 - усны сав; 9 - битүүмжилсэн микрофон

1890-ээд онд. Балтийн усан онгоцны үйлдвэрт 2-р зэргийн ахмад М.Н.Беклемишевийн санаачилгаар гидроакустик холбооны төхөөрөмжийг хөгжүүлэх ажил эхэлсэн. Усан доорх харилцаа холбооны гидроакустик ялгаруулагчийн анхны туршилтыг 19-р зууны төгсгөлд хийсэн. Санкт-Петербург хотын Галерная боомт дахь туршилтын усан санд. Түүний ялгаруулж буй чичиргээ Невскийн хөвөгч гэрэлт цамхаг дээр 7 милийн зайд тод сонсогдов. Судалгааны үр дүнд 1905 онд. анхны гидроакустик холбооны төхөөрөмжийг бүтээсэн бөгөөд дамжуулах төхөөрөмжийн үүргийг телеграфын товчлуураар удирддаг усан доорхи тусгай дуут дохио гүйцэтгэж, дохио хүлээн авагч нь дотроос хөлөг онгоцны их бие рүү залгагдсан нүүрстөрөгчийн микрофон байв. Сигналуудыг Морзын аппарат болон чихээр тэмдэглэв. Дараа нь дуут дохиог мембран хэлбэрийн ялгаруулагчаар сольсон. Гидрофон станц гэж нэрлэгддэг төхөөрөмжийн үр ашиг ихээхэн нэмэгдсэн. Шинэ станцын далайн туршилт 1908 оны 3-р сард болсон. найдвартай дохио хүлээн авах хүрээ 10 км-ээс давсан Хар тэнгис дээр.

1909-1910 онд Балтийн усан онгоцны үйлдвэр зохион бүтээсэн анхны цуваа дуу чимээ-усан доорх холбооны станцууд. шумбагч онгоцонд суурилуулсан "Кап", "Гүджин", "Стерлет", « Макрель"Ба" алгана". Шумбагч онгоцон дээр станцуудыг суурилуулахдаа хөндлөнгийн оролцоог багасгахын тулд хүлээн авагчийг кабелийн олсоор ар талд нь татсан тусгай зориулалтын хайрцагт байрлуулсан байв. Британичууд дэлхийн нэгдүгээр дайны үед л ийм шийдвэрт хүрсэн. Дараа нь энэ санаа мартагдаж, зөвхөн 1950-иад оны сүүлээр дуу чимээнд тэсвэртэй sonar хөлөг онгоцны станцуудыг бий болгоход өөр өөр улс орнуудад дахин ашиглагдаж эхлэв.

Гидроакустикийг хөгжүүлэх түлхэц нь Дэлхийн нэгдүгээр дайн байв. Дайны үеэр Антантын орнууд Германы шумбагч онгоцны үйлдлээс болж худалдаа, цэргийн флотдоо их хэмжээний хохирол амссан. Тэдэнтэй тэмцэх арга хэрэгслийг олох шаардлагатай байв. Тэд удалгүй олдсон. Усанд живсэн байрлалд байгаа шумбагч онгоцыг сэнс болон ажиллах механизмаас үүссэн дуу чимээ сонсдог. Чимээ шуугиантай объектуудыг илрүүлж, тэдгээрийн байршлыг тодорхойлдог төхөөрөмжийг дуу чимээний чиглэл илрүүлэгч гэж нэрлэдэг. Францын физикч П.Лангевин 1915 онд анхны дуу чимээний чиглэлийг тодорхойлох станцад Рошель давсаар хийсэн мэдрэмтгий хүлээн авагч ашиглахыг санал болгосон.

Гидроакустикийн үндэс

Усан дахь акустик долгионы тархалтын онцлог

Цуурай үйл явдлын бүрэлдэхүүн хэсгүүд.

Усан дахь акустик долгионы тархалтын талаархи цогц, суурь судалгаа нь Дэлхийн 2-р дайны үед эхэлсэн бөгөөд энэ нь тэнгисийн цэргийн флотууд, юуны түрүүнд шумбагч онгоцны практик асуудлыг шийдвэрлэх хэрэгцээ шаардлагаас үүдэлтэй байв. Туршилтын болон онолын ажлыг дайны дараах жилүүдэд үргэлжлүүлж, хэд хэдэн монографиар нэгтгэн бичсэн. Эдгээр ажлын үр дүнд усан дахь акустик долгионы тархалтын зарим шинж чанарыг тодорхойлж, тодруулсан: шингээлт, уналт, тусгал, хугарал.

Далайн усанд акустик долгионы энергийг шингээх нь орчны дотоод үрэлт ба түүнд ууссан давсны диссоциаци гэсэн хоёр процессоос үүдэлтэй. Эхний процесс нь акустик долгионы энергийг дулаан болгон хувиргаж, хоёр дахь нь химийн энерги болгон хувиргаж, молекулуудыг тэнцвэрийн төлөвөөс гаргаж, ион болгон задалдаг. Энэ төрлийн шингээлт нь акустик чичиргээний давтамж нэмэгдэх тусам огцом нэмэгддэг. Усанд түдгэлзүүлсэн тоосонцор, бичил биетэн, температурын гажиг байгаа нь усан дахь акустик долгионыг сулруулахад хүргэдэг. Дүрмээр бол эдгээр алдагдал нь бага бөгөөд нийт шингээлтэд багтдаг боловч заримдаа, жишээлбэл, хөлөг онгоцны сэхээнээс тараагдах тохиолдолд эдгээр алдагдал 90% хүртэл байдаг. Температурын гажиг байгаа нь акустик долгион нь акустик сүүдрийн бүсэд унахад хүргэдэг бөгөөд энэ нь олон тусгалд өртөх боломжтой байдаг.

Ус - агаар ба ус - ёроолын хоорондох интерфейс байгаа нь тэдгээрээс акустик долгионы тусгалд хүргэдэг бөгөөд хэрэв эхний тохиолдолд акустик долгион бүрэн тусгагдсан бол хоёр дахь тохиолдолд тусгалын коэффициент нь доод материалаас хамаарна. шаварлаг ёроол муу тусдаг, элсэрхэг, чулуурхаг нь сайн тусдаг. Гүехэн гүнд, ёроол ба гадаргуугийн хоорондох акустик долгионы олон тусгалын улмаас усан доорх дууны суваг гарч ирдэг бөгөөд акустик долгион нь хол зайд тархах боломжтой. Янз бүрийн гүнд дууны хурдыг өөрчлөх нь дууны "цацраг" -ын хугарлыг нугалахад хүргэдэг.

Дууны хугарал (дууны цацрагийн замын муруйлт)

Усан дахь дууны хугарал: a - зуны улиралд; б - өвлийн улиралд; зүүн талд хурдны гүнд өөрчлөлт орно.

Дууны тархалтын хурд нь гүнээс хамаарч өөрчлөгддөг бөгөөд өөрчлөлт нь жил, өдрийн цаг, усан сангийн гүн болон бусад олон шалтгаанаас хамаарна. Тэнгэрийн хаяанд тодорхой өнцгөөр гарч буй эх үүсвэрээс гарч буй дууны цацраг нь нугалж, гулзайлтын чиглэл нь дууны хурдны дунд тархалтаас хамаарна: зуны улиралд дээд давхарга нь доод давхаргаас илүү дулаан байх үед туяа доошоо бөхийдөг. ихэвчлэн доод талаас нь тусгалаа олж, эрчим хүчнийхээ ихээхэн хувийг алддаг. ; Өвлийн улиралд усны доод давхарга нь температураа хадгалж, дээд давхарга нь сэрүүн байх үед туяа нь дээшээ бөхийж, усны гадаргуугаас дахин дахин тусах үед мэдэгдэхүйц бага энерги алдагддаг. Тиймээс өвлийн улиралд дууны тархалтын хүрээ зуныхаас их байдаг. Дууны хурдны босоо тархалт (VSD) ба хурдны градиент нь далайн орчинд дуу чимээний тархалтад шийдвэрлэх нөлөө үзүүлдэг. Дэлхийн далайн янз бүрийн хэсэгт дууны хурдны тархалт өөр өөр бөгөөд цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөг. VRSD-ийн хэд хэдэн ердийн тохиолдол байдаг:

Орчны нэг төрлийн бус байдлаас болж дууны тархалт ба шингээлт.

Усан доорх дуу чимээнд дуу чимээний тархалт. суваг: a - дууны хурдыг гүнтэй өөрчлөх; b - дууны суваг дахь цацрагийн зам.

Долгионы урт нь маш бага байх үед өндөр давтамжийн дууны тархалтад байгалийн усан санд байдаг хийн бөмбөлөг, бичил биетэн гэх мэт жижиг жигд бус байдал нөлөөлдөг. Эдгээр нэг төрлийн бус байдал нь дууны энергийг шингээж, тараадаг хоёр янзаар ажилладаг. долгион. Үүний үр дүнд дууны чичиргээний давтамж нэмэгдэхийн хэрээр тэдгээрийн тархалтын хүрээ багасдаг. Энэ нөлөө нь хамгийн жигд бус байдал бүхий усны гадаргуугийн давхаргад мэдэгдэхүйц юм.

Нэг төрлийн бус байдал, түүнчлэн усны болон ёроолын тэгш бус гадаргуу нь дуу чимээг тараах нь дууны импульс илгээхтэй зэрэгцэн усан доорх цуурайтах үзэгдлийг үүсгэдэг: нэг төрлийн бус байдлын багцаас туссан дууны долгион нь дуу чимээг үүсгэдэг. дууны импульсийн үргэлжлэх хугацаа, энэ нь дууссаны дараа үргэлжилдэг. Усан доорх дуу чимээний тархалтын хязгаар нь давхар гаралтай далайн байгалийн чимээ шуугианаар хязгаарлагддаг: дуу чимээний нэг хэсэг нь усны гадаргуу, далайн эрэг, далайн давалгааны нөлөөллөөс үүсдэг. гулсмал хайрга гэх мэт чимээ шуугиан; нөгөө хэсэг нь далайн амьтантай холбоотой (гидробионтуудын үүсгэсэн дуу чимээ: загас болон бусад далайн амьтад). Биогидроакустик нь энэ маш ноцтой асуудлыг авч үздэг.

Дууны долгионы тархалтын хүрээ

Дууны долгионы тархалтын хүрээ нь цацрагийн давтамжийн нарийн төвөгтэй функц бөгөөд энэ нь акустик дохионы долгионы урттай онцгой холбоотой байдаг. Мэдэгдэж байгаагаар өндөр давтамжийн акустик дохио нь усны орчинд хүчтэй шингэдэг тул хурдан унтардаг. Бага давтамжийн дохио нь эсрэгээрээ усан орчинд хол зайд тархах чадвартай байдаг. Тиймээс 50 Гц давтамжтай акустик дохио далайд хэдэн мянган километрийн зайд тархаж чаддаг бол хажуугийн сканнерын хувьд ердийн 100 кГц давтамжтай дохио нь ердөө 1-2 км-ийн тархалтын хүрээтэй байдаг. . Янз бүрийн акустик дохионы давтамж (долгионы урт) бүхий орчин үеийн сонаруудын ойролцоо хүрээг хүснэгтэд үзүүлэв.

Ашиглалтын талбарууд.

Усан дор цахилгаан соронзон долгионыг ямар ч зайд дамжуулах үр дүнтэй систем хараахан бүтээгдээгүй байгаа тул усан доорхи харилцааны цорын ганц боломжит хэрэгсэл бол дуу чимээ юм. Эдгээр зорилгоор 300-аас 10,000 Гц хүртэлх дууны давтамж, 10,000 Гц ба түүнээс дээш хэт авианы давтамжийг ашигладаг. Электродинамик ба пьезоэлектрик ялгаруулагч, гидрофоныг дууны мужид ялгаруулагч ба хүлээн авагч болгон, хэт авианы домэйнд пьезоэлектрик ба соронзотриктивийг ашигладаг.

Гидроакустикийн хамгийн чухал хэрэглээ:

  • Цэргийн асуудлыг шийдвэрлэх;
  • Далайн навигаци;
  • Дууны харилцаа холбоо;
  • Загас агнуурын хайгуул;
  • далай судлалын судалгаа;
  • Далайн ёроолын нөөцийг хөгжүүлэх үйл ажиллагааны чиглэлүүд;
  • Усан санд акустик ашиглах (гэртээ эсвэл синхрон сэлэлтийн сургалтын төвд)
  • Далайн амьтдын сургалт.

Тэмдэглэл

Уран зохиол ба мэдээллийн эх сурвалж

Уран зохиол:

  • V.V. Шулейкин Далайн физик. - Москва: "Шинжлэх ухаан", 1968. - 1090 х.
  • I.A. румын Гидроакустикийн үндэс. - Москва: "Усан онгоцны үйлдвэрлэл", 1979 - 105 х.
  • Ю.А. Корякин Гидроакустик систем. - Санкт-Петербург: "Санкт-Петербургийн шинжлэх ухаан ба Оросын тэнгисийн хүч", 2002. - 416 х.

Дуу нь дууны долгионоор дамждаг. Эдгээр долгион нь зөвхөн хий, шингэнээр дамждаггүй, мөн хатуу биетээр дамждаг. Аливаа долгионы үйлдэл нь ихэвчлэн энерги дамжуулахаас бүрддэг. Дууны хувьд дамжуулалт нь молекулын түвшинд минутын хөдөлгөөн хэлбэрээр явагддаг.

Хий ба шингэнд дууны долгион нь молекулуудыг хөдөлгөөний чиглэлд, өөрөөр хэлбэл долгионы уртын дагуу хөдөлгөдөг. Хатуу биетүүдэд молекулуудын дууны чичиргээ долгионтой перпендикуляр чиглэлд ч тохиолдож болно.

Дууны долгион нь эх үүсвэрээсээ бүх чиглэлд тархдаг бөгөөд баруун талд байгаа зурагт үзүүлсэн шиг металл хонх үе үе хэлтэйгээ мөргөлддөг. Эдгээр механик мөргөлдөөн нь хонхыг чичиргээ үүсгэдэг. Чичиргээний энерги нь хүрээлэн буй агаарын молекулуудад дамждаг бөгөөд тэдгээр нь хонхноос холддог. Үүний үр дүнд хонхны зэргэлдээх агаарын давхаргад даралт нэмэгдэж, дараа нь эх үүсвэрээс бүх чиглэлд долгионоор тархдаг.

Дууны хурд нь дууны хэмжээ, аялгуунаас үл хамаарна. Өрөөнд байгаа радиогийн бүх дуу чимээ, чанга, намуухан, өндөр эсвэл намуухан сонсогчдод нэгэн зэрэг хүрдэг.

Дууны хурд нь түүний тархаж буй орчин, түүний температураас хамаарна. Хийнд дууны долгион нь удаан тархдаг, учир нь тэдний ховордсон молекул бүтэц нь шахалтанд бага эсэргүүцэл үзүүлдэг. Доорх диаграммд секундэд метрээр (м/с) үзүүлсэн шиг шингэн зүйлд дууны хурд нэмэгдэж, хатуу биетэд бүр ч хурдан болдог.

Долгионы зам

Дууны долгион нь баруун талд байгаа диаграммд үзүүлсэнтэй төстэй байдлаар агаараар дамждаг. Долгионы фронтууд нь хонхны чичиргээний давтамжаар тодорхойлогддог бие биенээсээ тодорхой зайд эх үүсвэрээс хөдөлдөг. Дууны долгионы давтамжийг нэгж хугацаанд өгөгдсөн цэгээр дамжин өнгөрөх долгионы фронтын тоог тоолох замаар тодорхойлно.

Дууны долгионы урд хэсэг нь чичиргээт хонхноос холддог.

Нэг жигд халсан агаарт дуу чимээ тогтмол хурдтай тархдаг.

Хоёрдахь фронт нь долгионы урттай тэнцүү зайд эхнийхийг дагадаг.

Дууны эрч хүч нь эх үүсвэрт хамгийн ойр байдаг.

Үл үзэгдэх долгионы график дүрслэл

Гүнгийн дуу чимээ

Дууны долгионы туяа нь далайн усаар амархан дамждаг. Sonar-ийн зарчим нь дууны долгион нь далайн ёроолоос тусгагдсан байдаг; Энэ төхөөрөмжийг ихэвчлэн усан доорх газрын онцлогийг тодорхойлоход ашигладаг.

Уян хатуу бодис

Дуу чимээ нь модон хавтан дотор тархдаг. Ихэнх хатуу биетүүдийн молекулууд нь уян харимхай орон зайн торонд холбогддог бөгөөд энэ нь муу дарагдсан бөгөөд нэгэн зэрэг дууны долгионы дамжуулалтыг хурдасгадаг.

.

Усанд дуу чимээ агаараас тав дахин хурдан тархдаг. Дундаж хурд нь 1400 - 1500 м/сек (агаар дахь дууны хурд 340 м/сек). Усан дахь дуу чимээ ч сайжирч байх шиг байна. Үнэн хэрэгтээ энэ нь үүнээс хол байна. Эцсийн эцэст дууны хүч нь тархалтын хурдаас хамаардаггүй, харин дууны чичиргээний далайц, сонсголын эрхтнүүдийн мэдрэх чадвараас хамаардаг. Сонсголын эсүүдээс бүрддэг Кортигийн эрхтэн нь дотоод чихний дунгийн хэсэгт байрладаг. Дууны долгион нь чихний бүрхэвч, сонсголын яс, Кортигийн эрхтэний мембраныг чичирдэг. Дууны чичиргээг мэдэрдэг үсний эсүүдээс мэдрэлийн өдөөлт нь тархины түр зуурын дэлбээнд байрлах сонсголын төвд очдог.

Дууны долгион нь хүний ​​дотоод чихэнд хоёр янзаар нэвтэрч болно: гадаад сонсголын суваг, чихний бүрхэвч, дунд чихний яс, ясны дамжуулалтаар - гавлын ясны чичиргээ. Гадаргуу дээр агаарын дамжуулалт давамгайлж, усан дор ясны дамжуулалт давамгайлдаг. Энгийн туршлага бидэнд үүнийг итгүүлдэг. Хоёр чихээ алгаа далдуур тагла. Гадаргуу дээр сонсох чадвар эрс муудах боловч усан дор энэ нь ажиглагддаггүй.

Тиймээс усан дор дуу чимээг голчлон ясны дамжуулалтаар хүлээн авдаг. Онолын хувьд үүнийг усны акустик эсэргүүцэл нь хүний ​​эд эсийн акустик эсэргүүцэлтэй ойртож байгаатай холбон тайлбарладаг. Тиймээс дууны долгион нь уснаас хүний ​​толгойн яс руу шилжих үед энергийн алдагдал нь агаараас бага байдаг. Гаднах сонсголын суваг усаар дүүрч, чихний хөндийн ойролцоо агаарын жижиг давхарга нь дууны чичиргээг сул дамжуулдаг тул агаарын дамжуулалт усан дор бараг алга болдог.

Ясны дамжуулалт нь агаар дамжуулах чадвараас 40% бага байдаг нь туршилтаар батлагдсан. Тиймээс усан доорхи дуу чимээ ерөнхийдөө мууддаг. Ясны дуу авианы дамжуулалттай сонсголын хүрээ нь хүч чадлаас биш тональ байдлаас хамаардаг: ая өндөр байх тусам дуу нь хол сонсогддог.

Хүний хувьд усан доорх ертөнц бол гадны чимээ шуугиангүй чимээгүй ертөнц юм. Тиймээс хамгийн энгийн дуут дохиог усан дор нэлээд зайд хүлээн авч болно. 150-200 м-ийн зайд усанд дүрсэн төмөр канистр цохих чимээ, 100 м-т шажигнах чимээ, 60 м-т хонх дуугарахыг хүн сонсдог.

Гаднаас гарч буй дуу чимээ усан доор сонсогддоггүйтэй адил усан дор гарч буй дуу чимээ нь ихэвчлэн гадаргуу дээр сонсогддоггүй. Усан доорх дуу чимээг мэдрэхийн тулд та дор хаяж хэсэгчлэн усанд дүрэх ёстой. Хэрэв та өвдөг хүртэл усанд орвол урьд өмнө сонсогдоогүй дуу чимээг мэдэрч эхэлдэг. Усанд шумбах тусам дууны хэмжээ нэмэгддэг. Энэ нь ялангуяа толгойг нь усанд оруулах үед сонсогддог.

Гадаргуугаас дуут дохио илгээхийн тулд дууны эх үүсвэрийг дор хаяж хагасаар нь ус руу буулгах ёстой бөгөөд дууны хүч өөрчлөгдөнө. Усан доорх чихээр чиглүүлэх нь маш хэцүү байдаг. Агаарт нэг чихэнд дуу чимээ нөгөөгөөсөө 0.00003 секундын өмнө ирдэг. Энэ нь зөвхөн 1-3 ° алдаатай дууны эх үүсвэрийн байршлыг тодорхойлох боломжийг танд олгоно. Усан дор дуу чимээг хоёр чихээр нэгэн зэрэг хүлээн авдаг тул тодорхой, чиглэлтэй ойлголт үүсдэггүй. Чиглэлийн алдаа нь 180 ° байж болно.

Тусгайлан зохион байгуулсан туршилтанд зөвхөн бие даасан хөнгөн шумбагчид удаан тэнүүчилж,... Тэднээс 100-150 м-ийн зайд байрлах дууны эх үүсвэрийн байршилд хайлтууд явагдсан.Удаан хугацааны турш системчилсэн сургалт нь усан доорхи дуу чимээг маш нарийн чиглүүлэх чадварыг хөгжүүлэх боломжтой болохыг тэмдэглэв. Гэсэн хэдий ч сургалт зогссон даруйд үр дүн нь хүчингүй болдог.



Сайт дээр шинэ

>

Хамгийн алдартай