Почему же мы слышим шум моря, когда прикладываем раковину к уху? Ну что ж, начнём по порядку: не важно, насколько этот звук похож на шум накатывающих волн, это, конечно же, не шум моря.
Но вопрос по-прежнему остаётся: что же именно мы слышим в ракушке? Одним словом – это шум; шум внутри нас и внешний шум, который мы обычно не слышим или не обращаем на него внимания, потому что он слишком тихий.
Чтобы усилить этот шум, понадобится резонатор. Самый простой вы можете создать сами. Откройте рот в форме буквы “О” и постучите пальцем по горлу или щеке. Вы услышите ноту. Если увеличивать или уменьшать форму “О” или менять форму рта, то у вас будут получаться разные ноты. В этом случае ваш рот выступает в роли резонатора Гельмгольца, в котором звук создаётся за счёт воздуха, вибрирующего в полости с одним отверстием. Меняя форму резонирующей полости, можно получить различные тоны.
Возможно, на этом моменте вы уже думаете закрыть статью – ведь вопрос был о море и ракушке, а не о каком-то резонаторе Гельмгольца. Но на самом деле в нём нет ничего сложного. Резонатор представляет собой сферический сосуд с отверстием в горловине. Воздействуя на резонатор, мы увеличиваем давление внутри полости и заставляем воздух “сжиматься”. Затем воздух начинает «вытекать» обратно, а давление в полости падает, заставляя воздух вновь «затекать внутрь». Возникающие колебания обладают намного большей амплитудой, чем колебания воздействующего поля. Наглядно работа резонатора Гельмгольца показана на видеоролике ниже.
Это интересно: вы знали, что резонаторы продаются в огромных количествах в обычных продуктовых магазинах? Достаточно купить любую бутылку с водой и, освободив её от жидкости, подуть перпендикулярно её горлышку. Слышите гудение? Его издает колеблющийся в горлышке воздух.
С морской раковиной происходит то же самое, что и с резонатором Гельмгольца. Шум, который мы упомянули выше, в виде воздуха, двигающегося внутри и снаружи раковины, кровь, циркулирующая у вас в голове, разговор в соседней комнате – всё это резонирует внутри полости ракушки, усиливается и становится громким настолько, чтобы мы могли это услышать. Также как разные формы рта создают разные тоны, разные размеры и формы раковины звучат по-разному, так как разные резонансные камеры усиливают разные частоты.
То, что звук всех ракушек немного напоминает шум моря, чистая случайность. Если вы поднесёте к уху любой предмет, работающий по принципу резонатора Гельмгольца, то услышите похожий звук, вне зависимости от того, связан ли этот предмет с морем или нет. Приставьте к уху пустой стакан или просто приложите к нему ладонь, оставив полость между её поверхностью и ухом, и вы услышите точно такой же звук.
Многие из вас уже приехали загорелые с разных берегов - морей и океанов. И, конечно, привезли с собой красивую ракУшку, чтобы в момент ностальгии по отпуску, прижать её к уху и услышать шум волн. А что действительно ракушка записывает на какие-то невидимые чипы звуки окружающей водной стихии, а потом всё время воспроизводит их внутри себя?
Давайте разрежем ракушку и поищем там звукозаписывающие устройства. Как вы понимаете, затея эта вряд ли увенчается успехом, значит, шумит в ракушке не вода. А что же? Существует теория, что, приставляя к уху ракушку, мы слышим на самом деле звуки движения крови по нашим кровеносным сосудам. Людей, которые считают, что это действительно так, - очень много. Но эта теория опровергается одним простым экспериментом: давайте попробуем пробежать стометровку с самой большой скоростью, на которую мы способны, и после этого поднести ракушку к уху. Наш пульс увеличился, кровь начала циркулировать с большей скоростью, - но звук внутри ракушки не поменялся. Это означает, что мы слышим вовсе не движение нашей крови по сосудам.
Третья теория такова: шумит ракушка из-за движения потоков воздуха. Это объясняет то, почему звук кажется громче, если поднести ухо ближе к ракушке, и тише если дальше. Но эту теорию легко разрушить, придя с раковиной в звукоизолированную комнату - у нас на телевидении как раз такие комнаты есть. И что же мы видим? В звукоизолированной комнате, несмотря на то, что в ней присутствует воздух, ракушка не издает звуки океана. Она молчит!
Итак, мы легко добрались с вами до вывода, что звуки моря можно услышать, только когда вокруг есть шум! На этом и основана четвертая, верная теория, которая опирается на «резонанс Гельмгольца» - автора классических работ по акустике. Это тот самый Герман Людвиг Фердинанд Гельмгольц, именем которого назван наш Научно-исследовательский Институт главных болезней.
Еще в 1850-ом году Гельмгольц понял, почему происходит явление резонанса воздуха в полости, примером которого является гудение пустой бутылки от потока воздуха направленного перпендикулярно её горлышку. Вот формула этого резонанса. Вы скажете: но ведь ракушка - это не бутылка. Там нет никакого горлышка?! Оказывается внутри - ракушка состоит из целой цепочки полостЕй с узким горлышком - этакой анфилады комнат. Шум окружающей среды попадает внутрь и начинает резонировать, ударяясь о стенки ракушки. То есть, мы слышим многократное эхо, слившееся в сплошной шум. Поэтому размер и форма ракушки напрямую влияет на издаваемый шум, чем больше она и чем больше изогнутостей, тем насыщеннее получится так называемый шум моря.
И это тоже легко проверить. Приставьте к уху стакан или даже сложенные ладони. Вы услышите тот же шум, хотя и более слабый.
Возвращаясь из отпуска, многие мечтают привезти с собой частичку лета и моря. Обычно этой частичкой является морская раковина, носитель романтического мифа о том, что из ее недр доносится шум соленых волн.
Правда или миф?
Во-первых, как бы похожи ни были звуки, «издаваемые» раковиной, на морские волны, это не так. Во-вторых, раковина вообще не издает никаких звуков.
В таком случае что же мы слышим, прикладывая к уху морскую раковину? Мы слышим шум, обычный шум, который нас окружает и даже доносится изнутри. Обычно этот шум слишком тихий, и без раковины мы на него совсем не реагируем.
Резонатор
Чтобы усилить этот шум до слышимой громкости, нам нужен резонатор, наподобие резонатора Гельмгольца - полый сосуд с узким горлышком. Хотите себе такой? Нет ничего проще! Любая пустая бутылка фактически представляет собой простейший резонатор, где звуки производятся потоком воздуха, стремящегося выйти из единственного отверстия. Отталкиваясь от стенок резонатора, еле слышный звук усиливается.
Что же мы слышим?
Та самая раковина, которую вы приставляете к уху, и есть резонатор, но гораздо более сложный. Внутри раковина не просто полая, она состоит из множества твердых перегородок и стенок, от которых отталкиваются звуковые волны, стремясь к выходу. Шум, доносящийся из раковины, состоит из потоков воздуха, крови, пульсирующей в ваших венах, и слабого шума, доносящегося из соседней комнаты.
Тот факт, что ракушка «звучит» похоже на океан - ничто, кроме простого совпадения. Практически любой резонатор Гельмгольца, расположенный недалеко от уха, будет звучать подобным образом. К примеру, приложите к уху стакан или чашку.
Конечно, это объяснение далеко не так романтично, однако с наукой не поспоришь. К тому же никто не запрещает нам верить собственному воображению, и если для этого нужна морская раковина, то так тому и быть.
Представьте себе такую картину: Вы наконец выбрались из шумного Мегаполиса (или своего провинциального городка) и устроили себе пляжный отдых в июле . Идете по пляжу и находите ракушку, поднося с уху Вы слышите шум моря . Расстояние до океана при этом не важно, можно слушать шумящую ракушку и очень далеко находясь от него.
Сообразительному человеку сразу станет понятно, что это вовсе не шум моря , а что-то иное, похожее на него. Но что же это за звук? Давайте разберемся в этом и рассмотрим несколько теорий.
Лучше всего слушать “звуки моря” в больших, закрученных ракушках – ведь они шумят гораздо громче.
Первую теорию о том, что мы действительно слышим сохранившийся в ракушке шум моря можно отбросить сразу. Ну согласитесь, как ракушка может сохранить звуки океана и в любой момент порадовать нас ими, как только мы поднесли ухо к раковине.
Вторая очень распространенная теория , которую кстати мне объяснял мой друг, тоже не верна. Эта теория о том, что мы слышим звуки движения крови по нашим кровеносным сосудам . Людей, которые считают что это действительно так очень много, но они заблуждаются, это всего лишь обычный . Его легко разрушить одним простым доказательством: после интенсивной физической нагрузки кровь начинает циркулировать с большей скоростью, поэтому и звук ее циркуляции должен поменяться, но если мы поднесем ракушку к уху, то будем слышать все такой же “шум моря” . Так что слышим мы в ракушке вовсе не движение нашей крови по сосудам .
Третью теорию можно сформулировать следующим образом : шумит ракушка из-за движения потоков воздуха через раковину . Это объясняет то, почему звук кажется громче если поднести ухо ближе к ракушке, и тише если дальше. Но эту теорию так же можно разрушить: в звукоизолированной комнате, несмотря на то, что в ней присутствует воздух, ракушка не будет шуметь и издавать звуки океана .
Из последнего предложения можно сделать вывод, что звуки моря можно услышать, только когда вокруг есть шум ! На этом и основана четвертая, верная теория .
Все дело в том, что звук моря – это ничто иное как измененный шум окружающий среды , отраженный от стенок раковины ракушки . Поэтому размер и форма ракушки напрямую влияет на издаваемый шум, чем больше она и чем больше изогнутостей, тем насыщеннее получится “шум моря” .
Самой удивительное заключается в том, что для того чтобы услышать шум моря не обязательно иметь в доме ракушку, это можно сделать и при помощи обычного стакана или даже ладони. Для этого нужно прижать их к уху, причем если поворачивать стакан (ладонь) звуки будут меняться. Но с ракушкой звук будет несомненно веселее)
И основное правило: чем больше шума вокруг, тем сильнее шум моря в ракушке . Ведь ракушка это ничто иное, как обычная резонаторная камера !
Калашников Михаил
Цель работы: узнать, почему в ракушках слышен шум моря
Скачать:
Предварительный просмотр:
МБОУ СОШ №12 с углубленным изучением отдельных предметов
Есть ли в ракушках море?
МБОУ СОШ №12
с углубленным изучением отдельных предметов
Руководитель: Коровина Татьяна Васильевна
г. Сургут
- Экспериментальная часть №1
Проведем эксперимент: поднесем к уху различные предметы – образцы.
Образец №1. Ракушка малая
Образец №2. Ракушка большая
Образец №3. Ракушка закрученная
Образец №4. Стакан
Образец №5. Ладонь
В сети Интернет я прочитал, что громкость звука, исходящего из ракушки зависит от её размера и извилистости.
Образец №1. Ракушка малая.
Приложив ракушку к уху, я услышал слабый, еле слышимый шум. Она совсем маленькая, поэтому шума почти не было.
Образец №2. Ракушка большая.
В этой ракушке было больше шума, потому что она значительно больше предыдущего образца.
Образец №3. Ракушка закрученная.
Самой громкой оказалась закрученная ракушка, потому что внешние звуки, отражаясь от стенок ракушки превращаются в гул, подобный шуму волн.
Меня заинтересовало, а могут ли другие предметы издавать подобные ракушкам звуки?
Образец №4. Стакан
Оказывается, могут. Шум стакана почти такой же, как и у второго образца.
Образец №5. Ладонь
А шум из ладони тише, чем из стакана. Он похож на шум маленькой раковины, так как пространство в ладони маленькое и не извилистое, то есть звук меньше отражается.
В ходе эксперимента оказалось, что звук громче всего исходит из большой закрученной ракушки.
- Гипотеза №2
В сети Интернет обнаружил одну теорию, что мы слышим звук движения крови, текущей по нашим кровеносным сосудам, который отражается от поверхности раковины.
- Экспериментальная часть №2
Проведем эксперимент: займемся физическим трудом или просто побегаем 5-10 минут. Кровь , как известно, в таких условиях начинает циркулировать гораздо быстрее, а это значит, что и шум, который мы должны услышать, будет гораздо громче. На деле же его громкость совершенно не изменяется.
- Гипотеза №3
Еще одна гипотеза: этот звук образуется из-за движения потоков воздуха через раковину моллюска. Поэтому, если ракушку держать на небольшом расстоянии от уха, то шум кажется намного сильнее, чем, если поднести ракушку прямо к уху.
- Экспериментальная часть №3
Проведем эксперимент: будем подносить раковину к уху и отдалять ее от него. В результате проведенного эксперимента оказалось, что и эта теория не имеет оснований.
Но если мы проведем этот же эксперимент в тишине, в звукоизолированной комнате, то, несмотря на то, что в ракушке присутствует воздух, ракушка не будет шуметь и издавать звуки океана.
Итак, выяснилось, что звук моря оказывается ничем иным, как шум окружающей нас среды, который был отражен от стенок раковины. Более того, мы слышим его в искаженном виде. И чем больше ракушка, тем насыщенней получается звук.
На изменение шума внутри ракушки влияет и окружающий шум. Ракушка по своему действию очень напоминает резонаторную камеру. Когда внешний шум проникает внутрь ракушки, отражаясь о ее стенки, он усиливается. Поэтому, чем больше шума снаружи, тем громче кажется звук океана (моря).
- Выводы:
Выяснилось, что
- звук моря ракушки оказывается ничем иным, как шум окружающей нас среды, который был отражен от стенок раковины;
- мы слышим этот звук в искаженном виде;
- чем больше и извилистее ракушка, тем насыщенней получается звук;
- чем громче звук окружающей среды, тем громче «шум моря».
Моя гипотеза подтвердилась – раковина, хранящая шум морского прибоя... очень романтично, но, увы, это миф!
Список использованной литературы
- «GEOленок» (ГЕОленок). Ежемесячный журнал, №1/2013, стр.28.
- Знаете ли вы физику? / Я.И.Перельман – М.: Центрополиграф, 2010.
- Физика в играх / Б.Донат / Пер. с нем. – М.: Центрополиграф, 2011.
- Научные забавы. Физика: опыты, фокусы и развлечения: / Том Тит – М.: Аст.: Астрель, 2008.
- http://qbici.ru/nauka/pochemu-v-rakushke-shumit-more/
- http://class-fizika.narod.ru/9_26.htm
- http://www.eduspb.com/node/1787
- http://pochemu.su/pochemu-shumit-rakushka/
