Физика и астрономия · 12 клас · урок 5 от 5

Акустика на музикалните инструменти и нови материали

Височината на тона зависи от честотата, силата на звука от амплитудата, а тембърът от обертоновете, които съпровождат основния тон. При струна основната честота е обратно пропорционална на дължината ѝ, затова наполовина по-къса струна звучи с октава по-високо. В тръба, отворена в двата края, основната честота е f = v/(2L). Съвременните материали имат необикновени свойства: графенът е един слой въглеродни атоми, свръхпроводниците губят съпротивлението си при ниски температури, а сплавите с памет на формата възстановяват формата си при нагряване.

Работен лист за печат

Какво да запомним

  • Височина: честота; сила: амплитуда; тембър: обертонове.
  • Октава: удвояване на честотата; ла от първа октава: 440 Hz.
  • Отворена тръба: f = v/(2L); затворена в единия край: f = v/(4L).
  • Графен (Нобелова награда 2010 г.), свръхпроводници, нитинол.

Пример

Тръба с дължина 0,5 m, отворена в двата края, има основна честота 340/(2 · 0,5) = 340 Hz.

Проверете се: 10 въпроса

Натиснете въпроса, за да видите верния отговор и обяснението.

  1. От какво зависи височината на тона?
    • От амплитудата
    • От скоростта на звука
    • От честотата
    • От продължителността

    Отговор: От честотата

    По-високата честота се възприема като по-висок тон.

  2. Как се променя основната честота на струна, ако дължината ѝ се намали наполовина при същото опъване?
    • Намалява наполовина
    • Не се променя
    • Учетворява се
    • Удвоява се

    Отговор: Удвоява се

    Основната честота е обратно пропорционална на дължината на струната.

  3. Какво определя тембъра на музикалния инструмент?
    • Обертоновете и техните амплитуди
    • Само основната честота
    • Само силата на звука
    • Скоростта на звука

    Отговор: Обертоновете и техните амплитуди

    Пиано и цигулка, свирещи един и същ тон, звучат различно заради различните обертонове.

  4. Какво представлява графенът?
    • Един слой въглеродни атоми в шестоъгълна решетка
    • Сплав на желязо и въглерод
    • Вид пластмаса
    • Течен метал

    Отговор: Един слой въглеродни атоми в шестоъгълна решетка

    Графенът е изключително здрав и провежда добре ток и топлина.

  5. Какво е свръхпроводимост?
    • Много голямо съпротивление
    • Провеждане на звук без загуби
    • Светене при нагряване
    • Изчезване на електричното съпротивление под определена температура

    Отговор: Изчезване на електричното съпротивление под определена температура

    Под критичната температура токът тече без загуби.

  6. Каква е приблизително скоростта на звука във въздуха при стайна температура?
    • ≈ 3·108 m/s
    • ≈ 340 m/s
    • ≈ 1500 m/s
    • ≈ 34 m/s

    Отговор: ≈ 340 m/s

    Във водата звукът е около 4 пъти по-бърз (≈ 1500 m/s).

  7. Каква е честотата на тона ла от първа октава, по който се настройват инструментите?
    • 220 Hz
    • 1000 Hz
    • 50 Hz
    • 440 Hz

    Отговор: 440 Hz

    Камертонът дава тона ла с честота 440 Hz.

  8. Тръба, отворена в двата края, е дълга 0,5 m. Каква е основната ѝ честота? (v = 340 m/s)
    • 340 Hz
    • 170 Hz
    • 680 Hz
    • 85 Hz

    Отговор: 340 Hz

    f = v/(2L) = 340/1 = 340 Hz.

  9. Какво са наноматериалите?
    • Материали, по-тежки от оловото
    • Само природни материали
    • Материали без атоми
    • Материали със структура с размери от 1 до 100 nm

    Отговор: Материали със структура с размери от 1 до 100 nm

    При такива размери свойствата се променят: цвят, здравина, реактивност.

  10. Как се нарича сплавта, която след деформация възстановява формата си при нагряване?
    • Сплав с памет на формата
    • Месинг
    • Бронз
    • Чугун

    Отговор: Сплав с памет на формата

    Най-известната е нитинолът; използва се в медицината.