Φυσική Δ ΕΝΕΕΓΥΛ Ευβοιας

Εφαρμογές ηχητικών κυμάτων

Σόναρ

Τα ηχητικά κύματα χρησιμοποιούνται στις συσκευές σόναρ είτε για την ανίχνευση
σωμάτων που κινούνται κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας είτε για την εξέταση της μορφολογίας του βυθού είτε για τον προσδιορισμό του βάθους σε ένα συγκεκριμένο σημείο.
Μια μονάδα σόναρ αποτελείται κυρίως από έναν πομπό και ένα δέκτη υπερήχων.
Τοποθετείται κάτω από την καρίνα του πλοίου, όπως δείχνει το
σχήμα . Το σόναρ λειτουργεί ως εξής: ο πομπός εκπέμπει ένα
σύντομο παλμό υπερήχων, ο οποίος ανακλάται, επιστρέφει και ανιχνεύεται
από το δέκτη. Με αυτό τον τρόπο, προσδιορίζεται το βάθος: α) από το συνολικό
χρόνο t που κάνει ο παλμός κατά τη διαδρομή του από τον πομπό
στο βυθό και από εκεί στο δέκτη και β) από την ταχύτητα υ του ήχου στο
νερό, η οποία θεωρείται γνωστή. Τότε, το βάθος l(2l=υt) καταγράφεται αυτόματα
στο κατάλληλο όργανο μέτρησης.

Δες μια εφαρμογή του σόναρ για τον εντοπισμό καρχαριών

Ηχητικά κύματα στην ιατρική

Οι υπέρηχοι χρησιμοποιούνται ευρύτατα στην Ιατρική για διαγνωστικούς
και θεραπευτικούς σκοπούς. Για το σκοπό αυτό έχουν κατασκευαστεί κατάλληλες
συσκευές. Σε γενικές γραμμές, η λειτουργία των συσκευών αυτών
μπορεί να περιγραφεί ως εξής: Ένας παλμός υψηλής συχνότητας εκπέμπεται
από τον πομπό της συσκευής και κατευθύνεται στο σώμα του ανθρώπου
και ειδικότερα στην περιοχή εκείνη του σώματος που πρόκειται να εξεταστεί.
Όπως και στο σόναρ, ο παλμός αυτός, αφού εισέλθει στο σώμα, ανακλάται
πάνω σε διάφορα "εμπόδια". Τα "εμπόδια" αυτά μπορεί να είναι,
για παράδειγμα, οι ιστοί που περιβάλλουν τα όργανα του σώματος και τα
διαχωρίζουν από το γύρω χώρο. Οι ιστοί έχουν διαφορετική πυκνότητα τόσο
από το εσωτερικό των οργάνων τα οποία περικλείουν όσο και από το
γύρω χώρο. Έτσι, ο υπερηχητικός παλμός μέσα στο σώμα ανακλάται, κάθε
φορά που συναντά τη διαχωριστική επιφάνεια μεταξύ δύο περιοχών που έχουν
διαφορετικές πυκνότητες και επιστρέφει στο δέκτη. Αυτές οι ανακλάσεις
των υπερήχων σχηματίζουν το υπερηχογράφημα, το οποίο απεικονίζει
την εσωτερική ανατομία μιας συγκεκριμένης περιοχής του σώματος. Οι υπέρηχοι χρησιμοποιούνται ευρύτατα στη μαιευτική, και ειδικότερα
δίνουν τη δυνατότητα να παρακολουθείται το αναπτυσσόμενο έμβρυο
κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης

Δες στο βίντεο πως φαίνεται ένα υπερηχογράφημα

Ταχύτητα του ήχου

'Οταν πέφτει ένας κεραυνός, βλέπουμε αμέσως την λάμψη αλλά ο ήχος (μπουμπουνητό) φτάνει στα αυτιά μας μετά από λίγο. Έχεις αναρωτηθεί γιατί συμβαίνει αυτό;

Έχουμε πει ότι ένα από τα χαρακτηριστικά του ήχου (όπως και του φωτός)  είναι η ταχύτητα. Το φως που φτάνει στα μάτια μας ταξιδεύει με πάρα πολύ μεγάλη ταχύτητα (300000000m/s) και έτσι βλέπουμε την λάμψη του κεραυνού αμέσως. Ο ήχος ,όμως, φτάνει αργότερα γιατί η ταχύτητά του είναι περίπου 340m/s  , όταν η θερμοκρασία του αέρα είναι 20 ^oC .

Γνωρίζουμε ότι η σχέση που ενώνει την ταχύτητα υ  με τον χρόνο  t και την απόσταση S είναι

όπου υ η ταχύτητα,  με μονάδα m/s  (μέτρα ανά δευτερόλεπτο)

S η απόσταση , με μονάδα  m (μέτρα)

t ο χρόνος, με μονάδα  s  (δευτερόλεπτα)

Όταν γνωρίζουμε δύο από τα μεγέθη αυτά, μπορούμε να υπολογίζουμε το μέγεθος που δεν γνωρίζουμε.

Η ταχύτητα του ήχου είναι διαφορετική σε κάθε υλικό που ταξιδεύει. Δες στον πίνακα την ταχύτητα του ήχου στο κάθε υλικό

Παράδειγμα

Βλέπουμε να πέφτει ένας κεραυνός  στο απέναντι βουνό. Ο ήχος φτάνει στα αυτιά μας μετά από χρόνο t=4s .Αν γνωρίζεις ότι η ταχύτητα του ήχου είναι 340m*s μπορείς να υπολογίσεις την απόσταση S που έπεσε ο κεραυνός ;

Απάντηση

Γνωρίζουμε ότι

Από τον παραπάνω τύπο βρίσκω την απόσταση:

S= υ*t

S=340*4

S=1440m/s

Άσκηση

Θέλεις να δεις αν η λύση της άσκησης που βρήκες είναι σωστή;

Μπες εδώ. Κάνε κλίκ στο σχολείο μας που θα βρεις στο χάρτη. Αμέσως μετά δεξί κλικ και επίλεξε μέτρηση απόστασης. Στην συνέχεια  κάνε κλικ στο Βαθύ πάνω στο χάρτη

Σεισμοί

Σεισμοί

Η εστία είναι το σημείο  της γης, όπου εκδηλώνεται ο σεισμός.

Το επίκεντρο ενός σεισμού είναι το πλησιέστερο σημείο στην επιφάνεια της γης που βρίσκεται κατακόρυφα πάνω από την εστία του σεισμού.

Το μέγεθος του σεισμού δίνεται σε νούμερα μιας βαθμολογημένης κλίμακας, της κλίμακας ρίχτερ

Οι σεισμογράφοι καταγράφουν το μέγεθος των σεισμών.

Ηχητικά κύματα

Ηχητικά κύματα

Oι ταλαντώσεις των σωμάτων στον αέρα δημιουργούν μηχανικά κύματα τα οποία διαδίδονται σε αυτόν και ονομάζονται ηχητικά κύματα. Επειδή τα μόρια του αέρα κινούνται κατά τη διεύθυνση διάδοσης του κύματος, τα ηχητικά κύματα είναι διαμήκη κύματα. Πατήστε εδώ για να πειραματιστείτε με τα ηχητικά κύματα. Στην εφαρμογή μπορείτε να αλλάζετε την συχνότητα, το πλάτος ταλάντωσης και το μήκος κύματος.  Όταν ηχητικά κύματα που η συχνότητά τους είναι μεγαλύτερη από 20 Ηz και μικρότερη από 20.000 Ηz φθάσουν στο ανθρώπινο αυτί προκαλούν το αίσθημα της ακοής και ονομάζονται απλώς ήχος. Κύματα με συχνότητα μικρότερη των 20 Ηz ονομάζονται υπόηχοι, ενώ με συχνότητα μεγαλύτερη των 20.000 Ηz ονομάζονται υπέρηχοι. Το σύνολο των συχνοτήτων που μπορεί να ακούσει ένας άνθρωπος ονομάζεται ακουστό φάσμα. Στο βίντεο που ακολουθεί μπορείς να ακούσεις ήχους από την πιο χαμηλή μέχρι την πιο υψηλή συχνότητα του ακουστού φάσματος.

Ηλεκτρομαγνητικά κύματα

Το ηλεκτρομαγνητικό κύμα δημιουργείται από κάθε  ηλεκτρικό φορτίο που ταλαντώνεται αλλά και γενικότερα από κάθε φορτίο με επιτάχυνση.

Είναι εκείνα τα κύματα που ΔΕΝ απαιτούν μέσο διάδοσης αλλά μπορούν να διαδοθούν ΚΑΙ ΣΤΟ ΚΕΝΟ

Κάθε ηλεκτρομαγνητικό κύμα διαδίδεται στο κενό με την ταχύτητα που διαδίδεται και το φως

Η ύπαρξη των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων προβλέφθηκε από τον Maxwell(1867).

Για πρώτη φορά παρήχθησαν και ανιχνεύθηκαν ηλεκτρομαγνητικά κύματα μεγάλου μήκους κύματος από τον Hertz(1887)

Φυσική Δ Λυκείου – μηχανικά κύματα

Μια μικρή επανάληψη στα μηχανικά κύματα