§ 111. Начальные сведения о звуке

Демонстрационные опыты — см. т. II, § 57.
Упрощенные приборы — см. т. III, § 55.
Рисунки и чертежи па уроках — см. т. IV, § 77.

1. Содержание: а) Понятие о колебательном движении, б) Скорость звука. в) Высота тона. г) Резонанс. д) Ухо и звуковой аппарат человека, е) Телефон и патефон.

2. Методические замечания. Как было указано в § 52, 1 и § 54, в первый концентр физики в общеобразовательных целях безусловно должны быть введены начальные сведения о звуке. Затруднения, возникающие при изучении акустики в школе семилетке, состоят в том, что учащихся приходится в той или иной мере знакомить с механизмом неизвестного для них вида распространения энергии в виде звуковых волн. Однако, задача может быть сведена к тому, чтобы дать только самые общие представления об этом процессе, которые позволили бы изучить важнейшие явления звука, наблюдаемые учащимися в окружающей жизни. Поэтому нет надобности вводить понятия об амплитуде, природе колебания и длине волн. Вполне возможно ограничиться только вопросами о возникновении периодически следующих друг за другом сгущений и разрежений воздуха около звучащего тела и на основе аналогии с волнами на поверхности жидкости (см. т. II, рис. 457) - о распространении звуковых волн. Для прохождения темы характерно значительное количество опытов, на основе которых строится изучение всех явлений.

3. Понятие о колебательном движении. Представление о колебательном движении даётся при помощи маятника и линейки (см. т. II, рис. 452) или металлической пилочки, зажатой одним концом в тиски, достаточно гибкой и длинной, чтобы учащиеся могли ясно видеть её колебательное движение (см. т. II, рис. 458). На этих опытах устанавливается понятие о частоте колебаний и затем показывается, что колеблющаяся пластинка при некоторой частоте становится источником звука. Объясняют также устройство и действие камертона (см. т. II, § 24, 9 и 57, 2 и рис. 152, 153 и 455). Демонстрируя опыт со звонком, помещённым под колокол воздушного насоса, доказывают, что звук достигает человеческого уха через воздух. После этого, прибегая к помощи чертежей, подобных изображённому на рисунке 278, объясняют возникновение сгущений и разрежений воздуха около колеблющейся пластинки или ветвей камертона. Представление о распространении этих сгущений и разрежений дается на опыте с горизонтально подвешенной спиралью из проволоки (см. т. II, рис. 454) или же с распространением волн на поверхности жидкости (см. т. II, § 57, 3 и рис. 453 и 457). Распространяющиеся вслед друг за другом разрежение и сгущение называют звуковой волной (рис. 279).

В заключение сообщается, что не только воздух проводит звук, но твёрдые и жидкие тела также звукопроводящи и притом в большей степени, чем Воздух.

К числу хорошо проводящих звук тел относится вода, чем пользуются в военном деле для обнаружения подводной лодки и других судов по шуму их винтов.

4. Скорость звука. Представление о том, что звук распространяется не мгновенно, а с известной скоростью, обосновывается на примерах из жизненной практики (молния и громи др.), а также на явлении эхо, которое объясняется попутно как отражение звука. Как на основной способ измерения скорости звука надо указать на определение промежутка времени между одновременными световыми и звуковыми сигналами (например, вспышка при выстреле и звук его), подаваемыми со значительного расстояния.

Величина скорости звука может быть дана без указания на её зависимость от температурных условий, равной 340 м в сек, что соответствует 15° С. О скорости звука в других телах можно не упоминать. В тренировочных целях, а также для объяснения явлений надо решить несколько задач по вопросам, связанным с величиной скорости звука.

5. Высота тона. Качество звука, известное под названием высоты тона, выясняется на примерах (бас — низкий тон, сопрано и дискант — высокий). Зависимость высоты тона от числа колебаний демонстрируется колесами Савара (см. т. II, § 57, 4 и 5 и рис. 459).

Необходимо указать учащимся, что источником звука является колеблющееся тело, если оно совершает число колебаний в пределах примерно от 40 до 16000 в секунду.

6. Ухо и голосовой аппарат человека. По модели или на картине учащихся следует познакомить с устройством человеческого уха, не входя в детальное объяснение его частей. Подобное объяснение в общих чертах дается и для голосового аппарата человека.

7. Резонанс. Явление резонанса демонстрируют с камертонами (см. т. II. рис. 461) и разъясняют с помощью механического резонанса на маятниках (см. т. II, § 57, 2 и 6 и рис. 452). Кроме того, указывают на значение явления звукового резонанса в музыкальных инструментах.

8. Телефон и патефон. В заключение темы рассматривают устройство микрофона и телефонной трубки и объясняют их действие (см. т. II, § 48, 3 и рис. 367 и 368). Изучение патефона производят в том случае, если его возможно продемонстрировать (см. т. II, рис. 456). Рассмотрение принципа механизма звукозаписи и звуковоспроизведения затруднений не вызывает (рис. 280).

9. Применение в технике. Из области строительного дела следует осведомить учащихся о звукоизоляционных материалах и значении их применения. Кроме указанных в разделе 3 вопросов из военной техники, желательно ознакомить со значением звукометрии и в частности, назначения звукоулавливателей.

10. Задачи и задание на дом. Существует значительное число задач-вопросов, касающихся звуковых явлений, наблюдаемых в природе и бытовых условиях, из которых преподаватель сможет выбрать наиболее существенные.

11. Внеклассные занятия. На внеклассных занятиях рекомендуется рассказать об истории изобретения телефона и граммофона.