Визуализация звуковых волн

контрольная работа

Введение

Однажды, в одной из социальных сетей я увидела интересный видеоролик, на котором было показано, как с помощью разных звуков из песка на пластине образуются очень красивые и интересные фигуры. В результате просмотра меня заинтересовал этот вопрос и, конечно же, захотелось повторить это и увидеть своими глазами эти фигуры, названные в честь первооткрывателя Эрнеста Хладни. А можно ли визуализировать звуковые волны, не используя метод Хладни.

Так возникла проблема исследования: Как визуализировать звук. Можно ли с помощью подручных средств воспроизвести фигуры Хладни, и как эти средства использовать для того, чтобы изучить звук.

Актуальность: живя в мире, наполненном различными звуками, мы редко задумываемся, что же такое - звук, и какое влияние он оказывает на нас. А ведь самого по себе звука, как мы привыкли его слышать, вовсе не существует. В окружающем нас пространстве беззвучно перемещаются немые волны различной частоты. Природой человеку дан слуховой аппарат. Звук человек слышит, а звуковые волны он не может увидеть.

При вибрации тонкой пластины её поверхность не остаётся плоской - на ней образуются впадины и выпуклости. В зависимости от частоты вибрации рисунок распределения высот по поверхности пластины изменяется от самого простого - до очень сложного. Эти распределения называются модами колебаний пластины. Их рисунок на поверхности впервые был получен в 1707г немецким физиком Эрнестом Хладни. Чтобы их увидеть, достаточно на поверхность насыпать мелкий, но не липкий порошок, например, сухую сахарную пудру, сахарный песок, манную крупу и т.п.

В 1818 г. Хладни в одном из писем сообщал об остроумном применении его звуковых фигур одним строителем в Кобленце: для совмещения отверстий в каменной плите лестницы перед сверлением ее снизу строитель посыпал плиту песком, который при сверлении немного разрежался, точно указывая место для встречного сверления сверху. Проведенное исследование позволит расширить знания человека об окружающем его мире.

Так же, проведя эксперименты, можно узнать о практическом применении метода «фигуры Хладни» при сепарации наночастиц и увидеть это на практике, когда мелкие песчинки поднимались вверх, а более крупные опускались вниз.

В настоящее время уникальные физические свойства наночастиц, возникающие за счёт поверхностных или квантово-размерных эффектов, являются объектом интенсивных исследований. Особое место в этом ряду занимают магнитные характеристики наночастиц; здесь наиболее отчётливо выявлены различия (иногда очень существенные) между компактными магнитными материалами и соответствующими наночастицами и создана теоретическая база, способная объяснить многие из наблюдаемых эффектов.

Визуализировать звук можно и при помощи подручных материалов, например, как резиновая лента, колонка, которая всегда стоит на вашем столе. Для этого следует провести эксперименты и посмотреть изменение звуковой волны.

Цель исследования: визуализация звуковых волн с помощью подручных материалов и методик получения фигур Хладни.

Задачи исследования:

1. Получить фигуры Хладни

2. Выяснить зависимость между изображением и некоторыми характеристиками звуковых волн.

3. Исследовать, есть ли зависимость вида волн от частоты вибрации.

Гипотеза исследования: связана с предположением о том, что с помощью металлической пластины и мелких частиц различного вида можно воспроизвести фигуры Хладни, с помощью подручных средств, находящиеся в кабинете физики, ярко увидеть изменение звуковых волн. Методы исследования:

1. теоретический метод

2. экспериментальный метод

3. анализ

Делись добром ;)