Як поширюється звук і що таке звукова хвиля, для цікавих очей
Прослухав урок про звук ... Там було про звук в безповітряному просторі, про загасання звуку, про поширення звукових хвиль в середовищі ... Загалом тема якось не складна, але практично нічого не пояснюється. Мабуть, розраховане на дітей, які так чи інакше вже проходили тему в школі, а це ніби повторення і закріплення ...
Андрій щось знав уже, звичайно, про звук ... Я йому дещо розповідала, коли ми обговорювали грім і блискавку ... Але якось дуже поверхнево ...
Покликала до себе, стала розпитувати, намагатися з'ясувати що ж він зрозумів ... Практично нічого не зрозумів ... Як я і передбачала.
Півночі не спала, думала як би так пояснити, щоб зрозумів ... Зовсім вже від страшних слів піти не вдалося, але все ж як могла все впросила. Ось який в результаті у нас вийшов діалог ...
- Андрій, що буде, якщо я кину в тебе сніжком?
- А якщо я в тебе все ж потраплю, що буде?
- Мені буде трохи боляче.
- Так, сніжок тебе як би штовхне небагато. Це тому, що летить сніжок володіє особливою енергією, кінетичної. Слово «кінетична» схоже не слово «кіно», правда? Кіно - це рухоме зображення, а кінетична енергія - це енергія рухомого тіла, тобто предмета. Коли тіло рухається, воно має якусь кінетичної енергією. А коли стоїть на місці - не володіє. Зрозуміло?
- Пам'ятаєш, я тобі розповідала про закон збереження енергії?
- Закон збереження енергії говорить про те, що енергія нікуди не дівається, вона просто змінює форму. Наприклад, коли сніжок в тебе летить - він має кінетичної енергією. А коли він в тебе потрапив і зупинився - куди поділася його кінетична енергія?
- Абсолютно вірно. Коли в тебе потрапили сніжком, тебе, швидше за все, качне в сторону (тобто у тебе теж з'явиться якась кінетична енергія), крім того, прогнеться і трохи спружинила твоя куртка (на це теж витрачається енергія), від удару навіть твоє тіло спружинила: промнутся м'язи, може бути навіть трохи ребра, якщо удар сильний. Зрозуміло, куди поділася кінетична енергія сніжку?
- Уяви, що у мене є два однакових сніжку. Один я в тебе легенько кину, і він полетить повільно. А інший кину з усієї сили, і він полетить швидко. Який сніжок тебе сильніше штовхне при попаданні?
- Правильно. Тобто кінетична енергія залежить від швидкості. Чим вище швидкість, тим більше енергії.
А тепер ще один приклад. Уяви, що у мене є один легкий сніжок, а інший важкий, щільний. І я їх кину в тебе з однаковою швидкістю. Який тебе сильніше штовхне?
- Правильно. Тобто кінетична енергія залежить не тільки від швидкості, але і від маси тіла. Чим важче предмет, тим більше його кінетична енергія. Тобі все зрозуміло?
- Давай тепер проведемо експеримент ...
Взяли два тенісні м'ячики. Один поклали на підлозі, а інший катнув так, щоб він потрапив до першого. Після зіткнення обидва м'ячика, зрозуміло, покотилися.
- Після зіткнення він котиться повільніше!
- Абсолютно вірно. Давай спробуємо зрозуміти чому. М'ячик, який лежав на підлозі, мав кінетичну енергію?
- Правильно. А той, який котився?
- А що сталося після удару?
- Ми на початку з тобою говорили про закон збереження енергії. Що енергія нікуди не дівається, а просто переходить з однієї форми в іншу. Пам'ятаєш?
- Раз лежить м'ячик покотився, значить що сталося?
- Значить той, який котився, передав йому частину енергії.
- Це значить у того, який котився, енергії стало більше або менше, ніж було спочатку?
- Правильно! А пам'ятаєш, від чого залежить кінетична енергія тіла?
- Від маси і швидкості.
- Як ти думаєш, після зіткнення м'ячиків, маса м'ячика, який котився, змінилася?
- А значить що змінилося?
- Швидкість! Вона зменшилася!
- Правильно! Молодець! А як ти думаєш, швидкість того м'ячика який лежав, після зіткнення стала більше або менше початкової швидкості того, який котився?
- Тобто після зіткнення покотилися обидві кульки, але з меншою швидкістю, ніж спочатку котився перший. Правильно?
- А тепер дивись (малюю на аркуші паперу кульку, і від нього стрілочку до другого кульці) Ось один кулька летить і вдаряється об другий. Другий теж полетів (малюю стрілочку від другого), але.
- І цей другий вдарився об третій кулька ... (малюю) і третій кульку.
- Полетів ще повільніше!
- А якщо так багато кульок будуть по черзі врізатися один в одного, то рано чи пізно що буде?
- Кульки вже не будуть рухатися, швидкості не буде!
- Правильно. Таке явище, коли кульки по черзі один одного штовхають, називається «хвиля». А то, що з часом хвиля сходить нанівець, називається загасання хвилі.
- Ти пам'ятаєш, що повітря складається з молекул? Таких маленьких кульок ... І якщо ми, наприклад, смикнемо струну у гітари, струна почне коливатися і штовхати молекули повітря навколо неї. А вони будуть штовхати сусідні молекули, ті такі ... І так звукова хвиля від струни буде поширюватися. Зрозуміло?
Як ти думаєш, де звук буде голосніше - поруч зі струною або подалі?
- Поруч! Тому що далі хвиля загасає!
- Правильно! Швидкість молекул стає менше, а значить і кінетична енергія менше, а значить, і вдаряють по барабанній перетинці вони слабкіше. А якщо взагалі далеко від струни?
- Звуку не буде чути, тому, що хвиля загасне ...
- А якби ми були в космосі, де немає повітря?
- Ми б нічого не почули!
- Правильно! Тому що якщо немає молекул середовища (повітря), то нема чому бити по барабанній перетинці.
Такий ось вийшла розмова. Єдине, чого я поки не змогла придумати пояснення (точніше чого я сама не дуже розумію, треба б спробувати розібратися), так це чому ми не чуємо ультразвукові хвилі ...
А після розмови я викрутила сабвуфер на максимум і на хорошій гучності включила це пісню ...
Спробували прикладати руку до фронтальної частини сабвуфера і до круглої дірки збоку (вона називається «фазоинвертор», як просвітив мене один хороший знайомий), «пощупали» звукову хвилю ... Андрюха вражений.