а) Согласно преданию, перед Куликовской битвой князь Дмитрий Донской, приложив ухо к земле, услышал топот приближающейся вражеской конницы.
б) Великий немецкий композитор Бетховен с годами оглох. Чтобы слушать
игру на рояле, он приставлял к нему один конец своей трости, а другой конец трости держал в зубах. Объясните эти факты.
Звук передается в упругой среде. Хорошей проводимостью звука обладает земля, в том числе по ней хорошо передаётся звук от удара копыт бегущей лошади. Поэтому князь Дмитрий Донской, приложив ухо к земле, услышал топот приближающейся вражеской конницы.
Людвиг ван Бетховен один конец трости упирал в рояль, а другой держал в зубах, для того чтобы звуковые колебания через костные ткани черепа достигали слуховых рецепторов.
Для объяснения указанных фактов из раздела физики, посвящённого звуковым волнам, нужно рассмотреть основы природы звука, его распространения и восприятия.
Природа звука
Звук — это механическая волна, которая образуется при колебаниях упругой среды: воздуха, воды, твёрдых тел. Эта волна переносит энергию, но не переносит вещество, то есть частицы среды лишь совершают колебания вокруг своих положений равновесия. Основные характеристики звука включают частоту, амплитуду, длину волны и скорость.
Распространение звука
1. Среды распространения
Звук не может распространяться в вакууме, так как для передачи колебаний необходима упругая среда. Возможные среды распространения звука:
− Газообразная (например, воздух): в газах звук распространяется за счёт последовательного сжатия и разрежения молекул среды.
− Жидкость (например, вода): в жидкостях звук передаётся быстрее, поскольку молекулы расположены плотнее, и связь между ними сильнее.
− Твёрдые тела: в твёрдых телах звук распространяется ещё быстрее, так как их частицы находятся в плотной упаковке и взаимодействуют максимально жёстко.
Скорость звука
Скорость звука зависит от среды:
Передача звука через твёрдые поверхности
Твёрдые тела, обладая высокой плотностью и упругостью, лучше передают звуковые волны, чем газы. Это объясняется тем, что частицы в твёрдых телах плотнее упакованы и связаны более жёсткими межмолекулярными силами.
Восприятие звука
Человек воспринимает звук с помощью слухового аппарата, который преобразует механические колебания в нервные сигналы. Однако, если у человека появляются проблемы со слухом, то восприятие звука напрямую через воздух осложняется. Тем не менее, вибрации могут поступать к внутреннему уху через твёрдые тела, которые передают звук, минуя повреждённые участки слуховой системы. Это объясняет, почему восприятие звука через череп или кости возможно, даже если слух ослаблен.
Объяснение первого факта (топот коней через землю)
Когда кони приближаются, их копыта создают ритмичные удары по земле. Эти удары возбуждают в земле механические волны. Земля, как твёрдое тело, хорошо передаёт звук, причём скорость звука в земле значительно превышает его скорость в воздухе. Таким образом:
− Колебания от ударов копыт распространяются через землю быстрее, чем через воздух.
− Приложив ухо к земле, князь Дмитрий Донской мог уловить эти звуковые колебания раньше, чем звук достиг бы его через воздух.
Объяснение второго факта (слух Бетховена через трость)
Бетховен использовал трость для передачи звуковых вибраций от рояля напрямую к своему телу (через зубы). Это возможно благодаря следующему:
1. Когда рояль издаёт звук, его корпус вибрирует, создавая механические колебания.
2. Эти колебания передаются через трость — твёрдый материал, который хорошо проводит звук.
3. Через трость вибрации поступают на зубы Бетховена, а затем передаются через череп к внутреннему уху.
4. Даже при утрате способности воспринимать звуки через слуховой аппарат, внутреннее ухо может регистрировать вибрации, преобразуя их в ощущения звука.
Этот способ передачи звука называется костной проводимостью и используется в современных слуховых аппаратах.
Таким образом, оба примера иллюстрируют свойства звука, его способность распространяться через твёрдые тела и роль костной проводимости в восприятии звука.
Пожауйста, оцените решение
