Во время прогулки по Парижу французский врач Рене Леннек заинтересовался игрой двух детей: один из них прикладывал к своему уху один конец палки, а другой постукивал по её противоположному концу. Воспользовавшись этой идеей, Леннек скатал в трубку бумажный лист и связал его лентой. Приставив один конец трубки к груди больного, а другой к своему уху, он отчетливо услышал биение сердца больного. Это устройство Леннек назвал стетоскопом (от греч. «стетос» − грудная клетка). Объясните, на каком физическом явлении основано действие этого устройства.

Для объяснения действия стетоскопа необходимо рассмотреть физическое явление, связанное с передачей звуковых волн. Звук — это механическое колебание частиц среды, которое распространяется в виде упругих волн. Это явление основано на передаче энергии от одной частицы среды к другой, что позволяет звуковой волне распространяться в твёрдых телах, жидкостях и газах.

Природа звука:
Звук возникает при колебаниях источника, например, сердца или лёгких человека. Эти колебания создают области повышенного и пониженного давления, которые распространяются в окружающей среде в виде звуковой волны. Частота звуковой волны определяет её высоту (низкий или высокий тон), а амплитуда — громкость. Для человеческого уха воспринимаемый диапазон звука находится примерно в пределах от 20 Гц до 20 000 Гц.

Передача звука:
Звук распространяется через различные среды, такие как газ (воздух), твёрдое тело (дерево, металл) или жидкость (вода), но скорость его распространения и качество передачи зависят от свойств среды. Например:
− В твёрдых телах звук распространяется быстрее, чем в газах, так как частицы твёрдого тела расположены ближе друг к другу и передают энергию быстрее.
− Твёрдые предметы, такие как трубка стетоскопа, могут эффективно усиливать и направлять звуковые волны, минимизируя их рассеивание.

Работа стетоскопа:
Действие стетоскопа основано на передаче звуковых волн от тела пациента к уху врача через специальный канал (трубку). Когда врач прикладывает один конец стетоскопа к груди пациента, звуковые волны, возникающие при биении сердца или дыхании, передаются через твёрдую поверхность стетоскопа. Трубка, являясь твёрдым телом, обеспечивает эффективную передачу звука за счёт высокой скорости распространения звуковой волны в её материале. Важно отметить, что трубка также изолирует внешние шумы, что позволяет врачу слушать только внутренние звуки организма пациента.

Роль твёрдых тел:
В данном случае бумажная трубка, использованная Леннеком, служила проводником звуковых волн. Благодаря плотной структуре материала трубки звук передавался более эффективно, чем через воздух, так как твёрдые тела лучше проводят звук, а их колебания практически не рассеиваются.

Заключение:
Таким образом, действие стетоскопа основано на передаче механических колебаний (звуковых волн) через твёрдое тело. Это устройство позволяет врачу слышать внутренние звуки организма, усиливая их и изолируя от внешнего шума.