V ktorom prostredí sa zvuková vlna šíri rýchlejšie? šírenie zvuku

Odraz zvuku V tejto časti budeme predpokladať, že vlnová dĺžka zvukovej vlny je dostatočne malá, a preto sa zvuk šíri pozdĺž lúčov. Čo sa stane, keď takýto zvukový lúč dopadne zo vzduchu na pevný povrch? Je jasné, že v tomto prípade dochádza k odrazu

OBJAV NEČAKÁVANÝCH VLASTNOSTÍ ATMOSFÉRY - PODIVNÉ EXPERIMENTY - PRENOS ELEKTRICKEJ ENERGIE NA JEDNOM DRÔTE BEZ NÁVRATKU - PRENOS CEZ ZEM BEZ DRÔTOV Ďalším z týchto dôvodov je, že som si uvedomil, že prenos elektrickej energie

PRENOS ELEKTRICKEJ ENERGIE BEZ KÁBLOV* Koncom roku 1898 ma systematický výskum, ktorý sa dlhé roky vykonával na zlepšenie spôsobu prenosu elektrickej energie cez prírodné prostredie, priviedol k pochopeniu troch dôležitých potrieb; Najprv -

Prenos zvuku rádiovým elektrónkovým generátorom, ktorého schéma je znázornená na obr. 24 generuje rádiové emisie s nezmenenými parametrami. Urobme k tomu malé doplnenie: do obvodu, ktorý dodáva napätie do mriežky elektrónovej výbojky, pripojíme cez indukciu

48 Prenos energie hmotou Na experiment potrebujeme: tucet mincí za rubeľ. Už sme sa stretli s rôznymi vlnami. Tu je ďalší starý experiment, ktorý vyzerá celkom vtipne a ukazuje, ako vlna prechádza objektom. Vezmite si maličkosť – napríklad mince

30. Odovzdávanie správ minulosti Súbor pravidiel pre diváka Ešte predtým, ako Christopher Nolan režíroval Interstellar a prepracoval scenár, jeho brat Jonah mi povedal o súbore pravidiel.

Kapitola 30 Posolstvá do minulosti Ako si moderní fyzici predstavujú cestovanie späť v čase v štyroch časopriestorových dimenziách bez objemu, pozri poslednú kapitolu Čierne diery a záhyby času [Thorn 2009], kapitoly

Kapitola 30 Posielanie správ do minulosti Vo veľkom, rovnako ako v našej bráne, sú pozície v časopriestore, kde možno posielať správy a čímkoľvek presúvať, obmedzené zákonom, že nič nemôže cestovať rýchlejšie ako svetlo. Preskúmať

Hydroakustika (z gréčtiny. hydro- voda, akustikokoka- sluchový) - náuka o javoch vyskytujúcich sa vo vodnom prostredí a spojených so šírením, vysielaním a prijímaním akustických vĺn. Zahŕňa vývoj a tvorbu hydroakustických zariadení určených na použitie vo vodnom prostredí.

História vývoja

Prvé merania vzdialenosti pomocou zvuku urobil ruský výskumník akademik Ya. D. Zacharov. 30. júna 1804 letel v balóne na vedecké účely a pri tomto lete využil odraz zvuku od zemského povrchu na určenie výšky letu. Keď bol v koši s loptou, hlasno kričal do klesajúceho rohu. Po 10 sekundách prišla zreteľne počuteľná ozvena. Z toho Zacharov usúdil, že výška lopty nad zemou je približne 5 x 334 = 1670 m.Táto metóda tvorila základ rádia a sonaru.

Spolu s rozvojom teoretických otázok v Rusku sa uskutočnili praktické štúdie o fenoméne šírenia zvukov v mori. Admirál S. O. Makarov v rokoch 1881 - 1882 navrhol použiť zariadenie nazývané fluktometer na prenos informácií o rýchlosti prúdu pod vodou. To znamenalo začiatok rozvoja nového odvetvia vedy a techniky – hydroakustickej telemetrie.

Schéma hydrofónnej stanice Baltského závodu, model 1907: 1 - vodné čerpadlo; 2 - potrubie; 3 - regulátor tlaku; 4 - elektromagnetická hydraulická uzávierka (telegrafný ventil); 5 - telegrafný kľúč; 6 - hydraulický membránový emitor; 7 - paluba lode; 8 - nádrž s vodou; 9 - utesnený mikrofón

V 90. rokoch 19. storočia v Baltských lodeniciach sa z iniciatívy kapitána 2. hodnosti M.N.Beklemiševa začali práce na vývoji hydroakustických komunikačných zariadení. Prvé testy hydroakustického vysielača pre podvodnú komunikáciu sa uskutočnili koncom 19. storočia. v experimentálnom bazéne v prístave Galernaja v Petrohrade. Vibrácie, ktoré vydáva, bolo dobre počuť na 7 míľ na Nevskom plávajúcom majáku. Výsledkom výskumu v roku 1905. vytvoril prvé hydroakustické komunikačné zariadenie, v ktorom plnila úlohu vysielača špeciálna podvodná siréna ovládaná telegrafným kľúčom a ako prijímač signálu slúžil uhlíkový mikrofón, pripevnený zvnútra na trup lode. Signály boli zaznamenané prístrojom Morse a sluchom. Neskôr bola siréna nahradená žiaričom membránového typu. Účinnosť zariadenia, nazývaného hydrofónna stanica, sa výrazne zvýšila. Námorné skúšky novej stanice sa uskutočnili v marci 1908. na Čiernom mori, kde dosah spoľahlivého príjmu signálu presahoval 10 km.

Prvé sériové stanice pre zvukovú podvodnú komunikáciu navrhnuté Baltskými lodenicami v rokoch 1909-1910. inštalované na ponorkách "kapor", "Gudgeon", "Sterlet", « Makrela" a " Ostriež» . Pri inštalácii staníc na ponorky, aby sa znížilo rušenie, bol prijímač umiestnený v špeciálnej kapotáži ťahanej dozadu na káblovom kábli. Angličania dospeli k podobnému rozhodnutiu až počas prvej svetovej vojny. Potom sa na túto myšlienku zabudlo a až na konci 50. rokov 20. storočia bola opäť použitá v rôznych krajinách pri vytváraní sonarových lodných staníc odolných voči hluku.

Impulzom pre rozvoj hydroakustiky bola prvá svetová vojna. Počas vojny utrpeli krajiny dohody veľké straty v obchodnom a námorníckom námorníctve v dôsledku akcií nemeckých ponoriek. Bolo potrebné nájsť prostriedky na boj proti nim. Čoskoro sa našli. Ponorku v ponorenej polohe je možné počuť podľa hluku, ktorý vytvárajú vrtule a ovládacie mechanizmy. Zariadenie, ktoré rozpoznáva hlučné objekty a určuje ich polohu, sa nazývalo zameriavač hluku. Francúzsky fyzik P. Langevin v roku 1915 navrhol použiť citlivý prijímač vyrobený z Rochelleovej soli pre prvú stanicu na zistenie smeru hluku.

Základy hydroakustiky

Vlastnosti šírenia akustických vĺn vo vode

Komponenty udalosti výskytu ozveny.

Začiatok komplexného a zásadného výskumu šírenia akustických vĺn vo vode bol položený počas druhej svetovej vojny, ktorá bola diktovaná potrebou riešiť praktické problémy námorníctva a predovšetkým ponoriek. Experimentálna a teoretická práca pokračovala aj v povojnových rokoch a bola zhrnutá do množstva monografií. V dôsledku týchto prác boli identifikované a spresnené niektoré znaky šírenia akustických vĺn vo vode: absorpcia, útlm, odraz a lom.

Absorpciu energie akustických vĺn v morskej vode spôsobujú dva procesy: vnútorné trenie média a disociácia solí v ňom rozpustených. Prvý proces premieňa energiu akustickej vlny na tepelnú energiu a druhý proces, ktorý sa premieňa na chemickú energiu, uvádza molekuly z rovnováhy a rozpadajú sa na ióny. Tento typ absorpcie sa prudko zvyšuje so zvyšujúcou sa frekvenciou akustických vibrácií. K utlmeniu akustickej vlny vo vode vedie aj prítomnosť suspendovaných častíc, mikroorganizmov a teplotných anomálií vo vode. Tieto straty sú spravidla malé a sú zahrnuté do celkovej absorpcie, niekedy však, ako napríklad v prípade rozptylu od brázdy lode, môžu tieto straty dosiahnuť až 90%. Prítomnosť teplotných anomálií vedie k tomu, že akustická vlna vstupuje do zón akustického tieňa, kde môže podliehať viacnásobným odrazom.

Prítomnosť rozhraní voda-vzduch a voda-dno vedie k odrazu akustickej vlny od nich, a ak sa v prvom prípade akustická vlna úplne odrazí, potom v druhom prípade koeficient odrazu závisí od materiálu dna: zle odráža bahnité dno, dobre piesočnaté a skalnaté . V malých hĺbkach v dôsledku opakovaného odrazu akustickej vlny medzi dnom a hladinou vzniká podvodný zvukový kanál, v ktorom sa môže akustická vlna šíriť na veľké vzdialenosti. Zmena hodnoty rýchlosti zvuku v rôznych hĺbkach vedie k zakriveniu zvukových "lúčov" - lomu.

Lom zvuku (zakrivenie dráhy zvukového lúča)

Rozptyľovanie a pohlcovanie zvuku nehomogenitami média.

Vzdialenosť šírenia zvukových vĺn

Rozsah šírenia zvukových vĺn je komplexnou funkciou frekvencie žiarenia, ktorá jednoznačne súvisí s vlnovou dĺžkou akustického signálu. Ako je známe, vysokofrekvenčné akustické signály sa rýchlo tlmia v dôsledku silnej absorpcie vodným prostredím. Nízkofrekvenčné signály sú naopak schopné šíriť sa vo vodnom prostredí na veľké vzdialenosti. Takže akustický signál s frekvenciou 50 Hz je schopný šíriť sa v oceáne na vzdialenosti tisícok kilometrov, zatiaľ čo signál s frekvenciou 100 kHz, typický pre sonar s bočným snímaním, má rozsah šírenia len 1-2 km. Približné rozsahy moderných sonarov s rôznymi frekvenciami akustického signálu (vlnová dĺžka) sú uvedené v tabuľke:

Oblasti použitia.

Hydroakustika má široké praktické uplatnenie, pretože ešte nebol vytvorený účinný systém na prenos elektromagnetických vĺn pod vodou na akúkoľvek významnú vzdialenosť, a preto je zvuk jediným možným prostriedkom komunikácie pod vodou. Na tieto účely sa používajú zvukové frekvencie od 300 do 10 000 Hz a ultrazvuky od 10 000 Hz a vyššie. Ako vysielače a prijímače v oblasti zvuku sa používajú elektrodynamické a piezoelektrické žiariče a hydrofóny, v oblasti ultrazvuku piezoelektrické a magnetostrikčné.

Najvýznamnejšie aplikácie hydroakustiky sú:

• Riešenie vojenských problémov;
• Námorná navigácia;
• Zvuková komunikácia pod vodou;
• Prieskum na vyhľadávanie rýb;
• Oceánologický výskum;
• Oblasti činnosti pre rozvoj bohatstva dna oceánov;
• Využitie akustiky v bazéne (doma alebo v školiacom stredisku synchronizovaného plávania)
• Výcvik morských zvierat.

Poznámky

Literatúra a zdroje informácií

LITERATÚRA:

• V.V. Shuleikin Fyzika mora. - Moskva: "Nauka", 1968. - 1090 s.
• I.A. rumunský Základy hydroakustiky. - Moskva: "Stavba lodí", 1979. - 105 s.
• Yu.A. Korjakin Hydroakustické systémy. - Petrohrad: "Veda Petrohradu a námorná veľmoc Ruska", 2002. - 416 s.

Vo vode sa zvuk absorbuje stokrát menej ako vo vzduchu. Napriek tomu je počuteľnosť vo vodnom prostredí oveľa horšia ako v atmosfére. Vysvetľujú to zvláštnosti ľudského vnímania zvuku. Vo vzduchu je zvuk vnímaný dvoma spôsobmi: prenosom vzduchových vibrácií do ušných bubienkov (vzduchové vedenie) a takzvaným kostným vedením, kedy zvukové vibrácie vnímajú a prenášajú do načúvacieho prístroja kosťami ucha. lebka.

V závislosti od typu potápačskej výstroje potápač vníma zvuk vo vode s prevahou buď vzdušného alebo kostného vedenia. Prítomnosť trojrozmernej prilby naplnenej vzduchom umožňuje vnímať zvuk vedením vzduchu. Značná strata zvukovej energie je však nevyhnutná v dôsledku odrazu zvuku od povrchu prilby.

Pri zostupe bez výstroja alebo vo výstroji s priliehavou prilbou prevláda kostné vedenie.

Znakom vnímania zvuku pod vodou je aj strata schopnosti určiť smer k zdroju zvuku. Je to spôsobené tým, že ľudské sluchové orgány sú prispôsobené rýchlosti šírenia zvuku vo vzduchu a určujú smer k zdroju zvuku v dôsledku rozdielu v čase príchodu zvukového signálu a relatívnej hladine akustického tlaku vnímanej každé ucho. Vďaka zariadeniu ušnice dokáže človek vo vzduchu aj jedným uchom určiť, kde sa nachádza zdroj zvuku - vpredu alebo vzadu. Vo vode je všetko inak. Rýchlosť šírenia zvuku vo vode je 4,5-krát väčšia ako vo vzduchu. Preto je rozdiel v čase príjmu zvukového signálu každým uchom taký malý, že je takmer nemožné určiť smer k zdroju zvuku.

Pri použití tvrdej prilby ako súčasti výbavy je možnosť určenia smeru k zdroju zvuku vo všeobecnosti vylúčená.

Biologické účinky plynov na ľudský organizmus

Otázka biologických účinkov plynov nevznikla náhodou a je spôsobená tým, že procesy výmeny plynov pri dýchaní človeka za normálnych podmienok a takzvaného hyperbarického (t.j. pod vysokým tlakom) sa výrazne líšia.

Je známe, že bežný atmosférický vzduch, ktorý dýchame, je nevhodný na dýchanie pilotov pri letoch vo veľkých výškach. Obmedzené využitie nachádza aj na dýchanie potápačov. Pri zostupe do hĺbok viac ako 60 m je nahradený špeciálnymi zmesami plynov.

Zvážte hlavné vlastnosti plynov, ktoré v čistej forme aj v zmesiach s inými používajú potápači na dýchanie.

Vo svojom zložení je vzduch zmesou rôznych plynov. Hlavné zložky vzduchu sú: kyslík - 20,9%, dusík - 78,1%, oxid uhličitý - 0,03%. Okrem toho malé množstvá vo vzduchu obsahujú: argón, vodík, hélium, neón, ako aj vodnú paru.

Plyny tvoriace atmosféru môžeme podľa účinku na ľudský organizmus rozdeliť do troch skupín: kyslík – neustále sa spotrebúva na „udržanie všetkých životných procesov; dusík, hélium, argón atď. – nezúčastňujú sa výmeny plynov; oxid uhličitý - vo zvýšenej koncentrácii je pre organizmus škodlivý.

Kyslík(O2) je bezfarebný plyn bez chuti a zápachu s hustotou 1,43 kg/m3. Pre človeka má veľký význam ako účastníka všetkých oxidačných procesov v organizme. V procese dýchania sa kyslík v pľúcach spája s krvným hemoglobínom a prenáša sa do celého tela, kde je neustále spotrebovaný bunkami a tkanivami. Prerušenie zásobovania alebo dokonca zníženie jeho prísunu do tkanív spôsobuje hladovanie kyslíkom, sprevádzané stratou vedomia, v ťažkých prípadoch aj ukončením života. Tento stav môže nastať, keď obsah kyslíka vo vdychovanom vzduchu pri normálnom tlaku klesne pod 18,5 %. Na druhej strane so zvýšením obsahu kyslíka vo vdychovanej zmesi alebo pri dýchaní pod tlakom nad prípustný kyslík vykazuje toxické vlastnosti - dochádza k otrave kyslíkom.

Dusík(N) - bezfarebný plyn bez zápachu a chuti s hustotou 1,25 kg/m3, je hlavnou zložkou atmosférického vzduchu podľa objemu a hmotnosti. Za normálnych podmienok je fyziologicky neutrálny, nezúčastňuje sa metabolizmu. Keď sa však tlak zvyšuje s hĺbkou ponoru potápača, dusík prestáva byť neutrálny a v hĺbkach 60 metrov a viac vykazuje výrazné narkotické vlastnosti.

Oxid uhličitý(CO2) je bezfarebný plyn kyslej chuti. Je 1,5-krát ťažší ako vzduch (hustota 1,98 kg/m3), a preto sa môže hromadiť v spodných častiach uzavretých a zle vetraných miestností.

Oxid uhličitý vzniká v tkanivách ako konečný produkt oxidačných procesov. Určité množstvo tohto plynu je v tele vždy prítomné a podieľa sa na regulácii dýchania a prebytok je krvou prenášaný do pľúc a odvádzaný vydychovaným vzduchom. Množstvo oxidu uhličitého emitovaného osobou závisí predovšetkým od stupňa fyzickej aktivity a funkčného stavu organizmu. Pri častom, hlbokom dýchaní (hyperventilácia) sa obsah oxidu uhličitého v tele znižuje, čo môže viesť k zástave dýchania (apnoe) až strate vedomia. Na druhej strane zvýšenie jeho obsahu v dýchacej zmesi viac ako je prípustné vedie k otrave.

Z ostatných plynov, ktoré tvoria vzduch, sa najviac využívajú potápači hélium(Nie). Je to inertný plyn, bez zápachu a chuti. S nízkou hustotou (asi 0,18 kg/m3) a výrazne nižšou schopnosťou vyvolávať narkotické účinky pri vysokých tlakoch je široko používaný ako náhrada dusíka na prípravu umelých dýchacích zmesí pri zostupoch do veľkých hĺbok.

Použitie hélia v zložení dýchacích zmesí však vedie k ďalším nežiaducim javom. Jeho vysoká tepelná vodivosť a následne zvýšený prenos telesného tepla si vyžaduje zvýšenú tepelnú ochranu alebo aktívne zahrievanie potápačov.

Tlak vzduchu. Je známe, že atmosféra okolo nás má hmotnosť a vyvíja tlak na zemský povrch a všetky objekty na ňom. Atmosférický tlak meraný na hladine mora sa vyrovnáva v trubiciach s prierezom G cm2 so stĺpcom ortuti vysokým 760 mm alebo vodou vysokým 10,33 m. Ak sa táto ortuť alebo voda odváži, ich hmotnosť bude 1,033 kg. To znamená, že „normálny atmosférický tlak sa rovná 1,033 kgf / cm2, čo v systéme SI zodpovedá 103,3 kPa *. (* V systéme SI je jednotkou tlaku pascal (Pa). Ak je potrebný prevod, používajú sa pomery: 1 kgf / cm1 \u003d 105 Pa \u003d 102 kPa \u003d \u003d * 0,1 MPa.).

V praxi potápačských výpočtov je však nepohodlné používať takéto presné jednotky merania. Preto sa jednotka tlaku berie ako tlak, ktorý sa číselne rovná 1 kgf / cm2, ktorý sa nazýva technická atmosféra (at). Jedna technická atmosféra zodpovedá tlaku 10 m vodného stĺpca.

Vzduch sa ľahko stlačí, keď sa tlak zvýši, čím sa zníži objem v pomere k tlaku. Tlak stlačeného vzduchu sa meria tlakomerom, ktorý ukazuje pretlak t.j. tlak nad atmosférickým tlakom. Jednotka pretlaku sa označuje ati. Súčet pretlaku a atmosférického tlaku sa nazýva absolútny tlak(ata).

Za normálnych pozemských podmienok vzduch zo všetkých strán rovnomerne tlačí na človeka. Ak vezmeme do úvahy, že povrch ľudského tela je v priemere 1,7-1,8 m2, sila tlaku vzduchu, ktorý naň dopadá, je 17-18 tisíc kgf (17-18 tf). Človek však tento tlak necíti, keďže jeho telo je zo 70% zložené z prakticky nestlačiteľných kvapalín a vo vnútorných dutinách - pľúca, stredné ucho a pod. - je vyvážené protitlakom vzduchu, ktorý tam je a komunikuje. s atmosférou.

Pri ponorení do vody je človek vystavený nadmernému tlaku zo stĺpca vody nad ním, ktorý sa zväčšuje o 1 ati každých 10 m. Zmeny tlaku môžu spôsobiť bolesť a stlačenie, na zabránenie ktorým musí potápač dodávať dýchací vzduch pod tlakom. rovná absolútnemu tlakovému prostrediu.

Keďže sa potápači musia vysporiadať so stlačeným vzduchom alebo zmesami plynov, je vhodné pripomenúť si základné zákony, ktoré dodržiavajú, a uviesť niekoľko vzorcov potrebných pre praktické výpočty.

Vzduch, podobne ako iné skutočné plyny a zmesi plynov, sa s určitou aproximáciou riadi fyzikálnymi zákonmi, ktoré sú absolútne platné pre ideálne plyny.

POTÁPAČSKÁ VÝSTROJ

Potápačská výstroj je súbor prístrojov a výrobkov, ktoré má potápač na sebe na zabezpečenie života a práce vo vodnom prostredí po určitú dobu.

Potápačské vybavenie je vhodné na daný účel, ak môže poskytnúť:

dýchanie osoby, keď vykonáva prácu pod vodou;

izolácia a tepelná ochrana pred vystavením studenej vode;

dostatočná pohyblivosť a stabilná poloha pod vodou;

bezpečnosť pri ponorení, výstupe na povrch a v procese práce;

bezpečné spojenie s povrchom.

V závislosti od úloh, ktoré sa majú vyriešiť, sa potápačské vybavenie delí na:

podľa hĺbky použitia - pre zariadenia pre malé (stredné) hĺbky a hlbokomorské;

podľa spôsobu poskytovania zmesi dýchacích plynov - pre autonómne a hadicové;

podľa spôsobu tepelnej ochrany - pre zariadenia s pasívnou tepelnou ochranou, elektricky a vodou ohrievané;

podľa spôsobu izolácie - pre vybavenie s vodotesnými a plynotesnými neoprénovými oblekmi "suchého" typu a priepustného "mokrého" typu.

Najkompletnejšiu predstavu o funkčných vlastnostiach prevádzky potápačského vybavenia poskytuje jeho klasifikácia podľa spôsobu udržiavania zloženia plynnej zmesi potrebnej na dýchanie. Tu sa rozlišuje vybavenie:

vetrané;

s otvorenou schémou dýchania;

s polouzavretým vzorom dýchania;

s uzavretým dýchaním.

Na veľké vzdialenosti sa zvuková energia šíri len pozdĺž jemných lúčov, ktoré sa po celej ceste nedotýkajú dna oceánu. V tomto prípade je obmedzením, ktoré médium kladie na rozsah šírenia zvuku, jeho absorpcia v morskej vode. Hlavný mechanizmus absorpcie je spojený s relaxačnými procesmi, ktoré sprevádzajú porušenie termodynamickej rovnováhy medzi iónmi a molekulami solí rozpustených vo vode akustickou vlnou. Je potrebné poznamenať, že hlavnú úlohu pri absorpcii v širokom rozsahu zvukových frekvencií má soľ sulfidu horečnatého MgSO4, hoci percentuálne je jej obsah v morskej vode pomerne malý - takmer 10-krát menší ako napríklad hornina NaCl. soľ, ktorá však nehrá žiadnu významnú úlohu pri pohlcovaní zvuku.

Absorpcia v morskej vode je vo všeobecnosti tým väčšia, čím vyššia je frekvencia zvuku. Pri frekvenciách od 3-5 do aspoň 100 kHz, kde dominuje uvedený mechanizmus, je absorpcia úmerná frekvencii s mocninou asi 3/2. Pri nižších frekvenciách sa aktivuje nový absorpčný mechanizmus (pravdepodobne v dôsledku prítomnosti bórových solí vo vode), čo je obzvlášť viditeľné v rozsahu stoviek hertzov; tu je úroveň absorpcie anomálne vysoká a s klesajúcou frekvenciou klesá oveľa pomalšie.

Aby sme si jasnejšie predstavili kvantitatívne charakteristiky absorpcie v morskej vode, poznamenávame, že v dôsledku tohto efektu je zvuk s frekvenciou 100 Hz zoslabený faktorom 10 na dráhe 10 000 km a s frekvenciou 10 kHz. - vo vzdialenosti len 10 km (obr. 2). Na komunikáciu pod vodou na veľké vzdialenosti, na detekciu podvodných prekážok na veľké vzdialenosti a podobne je možné použiť iba nízkofrekvenčné zvukové vlny.

Obrázok 2 - Vzdialenosti, pri ktorých sa zvuky rôznych frekvencií pri šírení v morskej vode 10-krát stlmia.

V oblasti počuteľných zvukov pre frekvenčný rozsah 20-2000 Hz dosahuje rozsah šírenia zvukov strednej intenzity pod vodou 15-20 km av oblasti ultrazvuku - 3-5 km.

Na základe hodnôt tlmenia zvuku pozorovaných v laboratórnych podmienkach v malých objemoch vody by sa dali očakávať oveľa väčšie rozsahy. V prírodných podmienkach však okrem tlmenia v dôsledku vlastností samotnej vody (tzv. viskózne tlmenie) ovplyvňuje aj jej rozptyl a pohlcovanie rôznymi nehomogenitami prostredia.

Lom zvuku alebo zakrivenie dráhy zvukového lúča je spôsobené heterogenitou vlastností vody, najmä pozdĺž vertikály, z troch hlavných dôvodov: zmeny hydrostatického tlaku s hĺbkou, zmeny slanosti a zmeny teploty v dôsledku nerovnomerného ohrevu vodnej hmoty slnečnými lúčmi. V dôsledku spoločného pôsobenia týchto príčin sa rýchlosť šírenia zvuku, ktorá je asi 1450 m/s pre sladkú vodu a asi 1500 m/s pre morskú vodu, mení s hĺbkou a zákon zmeny závisí od ročného obdobia. , denná doba, hĺbka nádrže a množstvo ďalších dôvodov. Zvukové lúče opúšťajúce zdroj pod určitým uhlom k horizontu sú ohnuté a smer ohybu závisí od rozloženia rýchlostí zvuku v médiu. V lete, keď sú horné vrstvy teplejšie ako spodné, sa lúče ohýbajú a väčšinou sa odrážajú od spodnej časti, čím strácajú značnú časť svojej energie. Naopak, v zime, keď si spodné vrstvy vody udržujú svoju teplotu, kým horné sa ochladzujú, sa lúče ohýbajú nahor a podliehajú viacnásobným odrazom od hladiny vody, pri ktorých sa stráca oveľa menej energie. Preto je v zime vzdialenosť šírenia zvuku väčšia ako v lete. V dôsledku lomu, tzv. mŕtve zóny, t. j. oblasti nachádzajúce sa blízko zdroja, v ktorých nie je počuteľnosť.

Prítomnosť lomu však môže viesť k zvýšeniu rozsahu šírenia zvuku - fenoménu ultradlhého šírenia zvukov pod vodou. V určitej hĺbke pod hladinou vody je vrstva, v ktorej sa zvuk šíri najnižšou rýchlosťou; nad touto hĺbkou sa rýchlosť zvuku zvyšuje v dôsledku zvýšenia teploty a pod ňou v dôsledku nárastu hydrostatického tlaku s hĺbkou. Táto vrstva je akýmsi podvodným zvukovým kanálom. Lúč vychýlený z osi kanála nahor alebo nadol v dôsledku lomu má vždy tendenciu dostať sa späť do kanála. Ak je v tejto vrstve umiestnený zdroj zvuku a prijímač, potom možno na vzdialenosti stoviek a tisícok kilometrov zaznamenať aj zvuky strednej intenzity (napríklad výbuchy malých náloží 1-2 kg). Významné zvýšenie rozsahu šírenia zvuku v prítomnosti podvodného zvukového kanála možno pozorovať, keď sa zdroj zvuku a prijímač nenachádzajú nevyhnutne blízko osi kanála, ale napríklad blízko povrchu. V tomto prípade lúče lámajúce sa nadol vstupujú do hlbokých vrstiev, kde sa odchyľujú nahor a opäť vychádzajú na povrch vo vzdialenosti niekoľkých desiatok kilometrov od zdroja. Ďalej sa vzor šírenia lúčov opakuje a výsledkom je postupnosť tzv. sekundárne osvetlené zóny, ktoré sa zvyčajne sledujú na vzdialenosti niekoľko stoviek km.

Šírenie vysokofrekvenčných zvukov, najmä ultrazvuku, keď sú vlnové dĺžky veľmi malé, je ovplyvnené malými nehomogenitami, ktoré sa zvyčajne nachádzajú v prírodných rezervoároch: mikroorganizmy, bubliny plynu atď. Tieto nehomogenity pôsobia dvoma spôsobmi: absorbujú a rozptyľujú energiu zvukových vĺn. V dôsledku toho sa so zvýšením frekvencie zvukových vibrácií znižuje rozsah ich šírenia. Tento efekt je badateľný najmä v povrchovej vrstve vody, kde je najviac nehomogenít. Rozptyl zvuku nehomogenitami, ako aj nepravidelnosťami na vodnej hladine a dne spôsobuje jav podvodného dozvuku, ktorý sprevádza vysielanie zvukového impulzu: zvukové vlny, odrážajúce sa od kombinácie nehomogenít a splývania, spôsobujú oneskorenie zvukový impulz, ktorý po jeho skončení pokračuje, podobne ako dozvuk pozorovaný v uzavretých priestoroch. Podvodný dozvuk je pomerne významnou interferenciou pre množstvo praktických aplikácií hydroakustiky, najmä pre sonar.

Hranice rozsahu šírenia podvodných zvukov sú obmedzené aj tzv. vlastné šumy mora, ktoré majú dvojaký pôvod. Časť hluku vzniká dopadom vĺn na hladinu vody, z príboja, z hluku valiacich sa kamienkov atď. Druhá časť súvisí s morskou faunou; to zahŕňa zvuky vydávané rybami a inými morskými živočíchmi.

Zvuk sa šíri cez zvukové vlny. Tieto vlny prechádzajú nielen cez plyny a kvapaliny, ale aj cez pevné látky. Pôsobenie akýchkoľvek vĺn je hlavne v prenose energie. V prípade zvuku má transport podobu nepatrných pohybov na molekulárnej úrovni.

V plynoch a kvapalinách zvuková vlna posúva molekuly v smere svojho pohybu, teda v smere vlnovej dĺžky. V pevných látkach sa môžu zvukové vibrácie molekúl vyskytnúť aj v smere kolmom na vlnu.

Zvukové vlny sa šíria zo svojich zdrojov všetkými smermi, ako je znázornené na obrázku vpravo, ktorý ukazuje, že kovový zvon sa pravidelne zráža s jazykom. Tieto mechanické kolízie spôsobujú, že zvon vibruje. Energia vibrácií sa prenáša na molekuly okolitého vzduchu a tie sú odtláčané preč od zvona. V dôsledku toho sa zvyšuje tlak vo vzduchovej vrstve susediacej so zvonom, ktorý sa potom šíri vo vlnách všetkými smermi od zdroja.

Rýchlosť zvuku je nezávislá od hlasitosti alebo tónu. Všetky zvuky z rádia v miestnosti, či už hlasné alebo tiché, vysoké alebo nízke, sa dostanú k poslucháčovi súčasne.

Rýchlosť zvuku závisí od typu prostredia, v ktorom sa šíri a od jeho teploty. V plynoch sa zvukové vlny šíria pomaly, pretože ich riedka molekulárna štruktúra len málo bráni kompresii. V kvapalinách sa rýchlosť zvuku zvyšuje a v pevných látkach je ešte rýchlejšia, ako je znázornené na obrázku nižšie v metroch za sekundu (m/s).

vlnová dráha

Zvukové vlny sa šíria vzduchom podobným spôsobom, ako je znázornené na obrázkoch vpravo. Čelá vĺn sa pohybujú od zdroja v určitej vzdialenosti od seba, určenej frekvenciou kmitov zvonu. Frekvencia zvukovej vlny je určená spočítaním počtu vlnoploch, ktoré prejdú daným bodom za jednotku času.

Čelo zvukových vĺn sa vzďaľuje od vibrujúceho zvona.

V rovnomerne ohriatom vzduchu sa zvuk šíri konštantnou rýchlosťou.

Druhá fronta nasleduje za prvou vo vzdialenosti rovnajúcej sa vlnovej dĺžke.

Intenzita zvuku je maximálna v blízkosti zdroja.

Grafické znázornenie neviditeľnej vlny

Zvukové ozvučenie hlbín

Lúč sonarových lúčov, pozostávajúci zo zvukových vĺn, ľahko prechádza oceánskou vodou. Princíp činnosti sonaru je založený na skutočnosti, že zvukové vlny sa odrážajú od dna oceánu; toto zariadenie sa zvyčajne používa na určenie vlastností podvodného reliéfu.

Elastické pevné látky

Zvuk sa šíri v drevenej doske. Molekuly väčšiny pevných látok sú viazané do elastickej priestorovej mriežky, ktorá sa slabo stláča a zároveň urýchľuje prechod zvukových vĺn.