Në cilin mjedis një valë zanore përhapet më shpejt? përhapja e zërit

Reflektimi i zërit Në këtë seksion, do të supozojmë se gjatësia e valës së zërit është mjaft e vogël dhe, për rrjedhojë, zëri përhapet përgjatë rrezeve. Çfarë ndodh kur një rreze e tillë zëri bie nga ajri në një sipërfaqe të fortë? Është e qartë se në këtë rast ka një reflektim

ZBULIMIN E VETIVE TË PAPRITSHME TË ATMOSFERËS - EKSPERIMENTET E çuditshme - TRANSMETIMI I ENERGJISË ELEKTRIKE NË NJË TELI TË VETEM PA KTHIM - TRANSMETIME NË TOKËN PA TË GJITHA TELA të kuptojmë se energjia tjetër erdhën në këto arsye.

TRANSMETIMI I ENERGJISË ELEKTRIKE PA TELA* Nga fundi i vitit 1898, kërkimet sistematike, të kryera për shumë vite për të përmirësuar metodën e transmetimit të energjisë elektrike përmes mjedisit natyror, më çuan në kuptimin e tre nevojave të rëndësishme; Së pari -

Transmetimi i zërit me gjenerator radio Tube, skema e të cilit është paraqitur në fig. 24 gjeneron emetime radio me parametra të pandryshuar. Le t'i bëjmë një shtesë të vogël: qarkut që furnizon tensionin në rrjetin e llambës elektronike, ne do ta lidhim atë përmes një induksioni

48 Transferimi i energjisë përmes materies Për eksperimentin na duhen: një duzinë monedhash për rubla. Tashmë jemi takuar me valë të ndryshme. Këtu është një tjetër eksperiment i vjetër që duket mjaft qesharak dhe tregon se si një valë kalon nëpër një objekt. Merrni një gjë të vogël - monedha, për shembull

30. Kalimi i mesazheve në të kaluarën Një grup rregullash për shikuesin Përpara se Christopher Nolan të drejtonte Interstellar dhe të ripunonte skenarin, vëllai i tij Jonah më tha për një sërë rregullash. Për të mbajtur një film fantastiko-shkencor në rrugën e duhur

Kapitulli 30 Mesazhe në të kaluarën Për mënyrën se si fizikantët modernë imagjinojnë udhëtimin prapa në kohë në katër dimensione hapësinore-kohë pa masë, shih kapitullin e fundit të Vrimave të Zeza dhe Folds of Time [Thorn 2009], kapituj

Kapitulli 30 Dërgimi i mesazheve në të kaluarën Në masë të madhe, si në brane tonë, pozicionet në hapësirë-kohë ku mund të dërgohen mesazhe dhe çdo gjë mund të zhvendoset janë të kufizuara nga ligji që asgjë nuk mund të udhëtojë më shpejt se drita. Për të eksploruar

Hidroakustika (nga greqishtja. hidro- ujë, acusticococcus- dëgjimore) - shkenca e fenomeneve që ndodhin në mjedisin ujor dhe që lidhen me përhapjen, emetimin dhe marrjen e valëve akustike. Ai përfshin zhvillimin dhe krijimin e pajisjeve hidroakustike të destinuara për përdorim në mjedisin ujor.

Historia e zhvillimit

Matjet e para të distancës me anë të zërit u bënë nga studiuesi rus Akademiku Ya. D. Zakharov. Më 30 qershor 1804 ai fluturoi me një balonë për qëllime shkencore dhe në këtë fluturim përdori reflektimin e zërit nga sipërfaqja e tokës për të përcaktuar lartësinë e fluturimit. Ndërsa ishte në koshin e topit, ai bërtiti me zë të lartë në borinë poshtë. Pas 10 sekondash, erdhi një jehonë dukshëm e dëgjueshme. Nga kjo, Zakharov arriti në përfundimin se lartësia e topit mbi tokë ishte afërsisht 5 x 334 = 1670 m. Kjo metodë formoi bazën e radios dhe sonarit.

Së bashku me zhvillimin e çështjeve teorike në Rusi, u kryen studime praktike mbi fenomenet e përhapjes së tingujve në det. Admirali S. O. Makarov në 1881 - 1882 propozoi përdorimin e një pajisjeje të quajtur fluktometër për të transmetuar informacion në lidhje me shpejtësinë e rrymës nën ujë. Kjo shënoi fillimin e zhvillimit të një dege të re të shkencës dhe teknologjisë - telemetrisë hidroakustike.

Skema e stacionit hidrofonik të Impiantit Baltik, model 1907: 1 - pompë uji; 2 - tubacion; 3 - rregullator presioni; 4 - grila hidraulike elektromagnetike (valvula telegrafike); 5 - çelësi telegrafik; 6 - emetues i membranës hidraulike; 7 - bordi i anijes; 8 - rezervuar me ujë; 9 - mikrofon i mbyllur

Në vitet 1890 në Kantierin Baltik, me iniciativën e kapitenit të rangut të dytë M.N. Beklemishev, filloi puna për zhvillimin e pajisjeve të komunikimit hidroakustik. Testet e para të një transmetuesi hidroakustik për komunikimin nënujor u kryen në fund të shekullit të 19-të. në pishinën eksperimentale në portin Galernaya në Shën Petersburg. Dridhjet e lëshuara prej tij u dëgjuan mirë për 7 milje në farin lundrues të Nevskit. Si rezultat i hulumtimit në 1905. krijoi pajisjen e parë të komunikimit hidroakustik, në të cilën një sirenë speciale nënujore e kontrolluar nga një çelës telegrafi luante rolin e një transmetuesi dhe një mikrofon karboni, i fiksuar nga brenda në bykun e anijes, shërbeu si marrës sinjali. Sinjalet regjistroheshin nga aparati Morse dhe me vesh. Më vonë, sirena u zëvendësua me një emetues të tipit membranor. Efikasiteti i pajisjes, i quajtur stacion hidrofonik, është rritur ndjeshëm. Provat detare të stacionit të ri u zhvilluan në mars 1908. në Detin e Zi, ku diapazoni i marrjes së sinjalit të besueshëm tejkaloi 10 km.

Stacionet e para serike për komunikimin e zërit nënujor të projektuar nga Kantieri i Detit Baltik në 1909-1910. instaluar në nëndetëse "Krap", "Gudgeon", "Sterlet", « Skumbri"dhe" Perk» . Gjatë instalimit të stacioneve në nëndetëse, për të zvogëluar ndërhyrjen, marrësi ishte vendosur në një kabëll të tërhequr të veçantë në një kabëll. Britanikët morën një vendim të ngjashëm vetëm gjatë Luftës së Parë Botërore. Më pas kjo ide u harrua dhe vetëm në fund të viteve 1950 u përdor përsëri në vende të ndryshme kur krijoheshin stacione anijesh sonar rezistente ndaj zhurmës.

Shtysa për zhvillimin e hidroakustikës ishte Lufta e Parë Botërore. Gjatë luftës, vendet e Antantës pësuan humbje të mëdha në tregti dhe marinë për shkak të veprimeve të nëndetëseve gjermane. Kishte nevojë për gjetjen e mjeteve për t'i luftuar ato. Ata u gjetën shpejt. Një nëndetëse në një pozicion të zhytur mund të dëgjohet nga zhurma e krijuar nga helikat dhe mekanizmat e funksionimit. Një pajisje që zbulon objektet e zhurmshme dhe përcakton vendndodhjen e tyre quhej gjetës i drejtimit të zhurmës. Fizikani francez P. Langevin në 1915 sugjeroi përdorimin e një marrësi të ndjeshëm të bërë nga kripa Rochelle për stacionin e parë të gjetjes së drejtimit të zhurmës.

Bazat e hidroakustikës

Karakteristikat e përhapjes së valëve akustike në ujë

Përbërësit e një ngjarje të shfaqjes së jehonës.

Fillimi i kërkimit gjithëpërfshirës dhe themelor mbi përhapjen e valëve akustike në ujë u hodh gjatë Luftës së Dytë Botërore, e cila u diktua nga nevoja për të zgjidhur problemet praktike të marinave dhe, para së gjithash, nëndetëseve. Puna eksperimentale dhe teorike vazhdoi në vitet e pasluftës dhe u përmbledh në një sërë monografish. Si rezultat i këtyre punimeve, u identifikuan dhe u rafinuan disa veçori të përhapjes së valëve akustike në ujë: thithja, zbutja, reflektimi dhe përthyerja.

Thithja e energjisë së valëve akustike në ujin e detit shkaktohet nga dy procese: fërkimi i brendshëm i mediumit dhe shpërbërja e kripërave të tretura në të. Procesi i parë shndërron energjinë e një vale akustike në energji termike dhe procesi i dytë, duke u shndërruar në energji kimike, i nxjerr molekulat jashtë ekuilibrit dhe ato zbërthehen në jone. Ky lloj përthithjeje rritet ndjeshëm me një rritje të frekuencës së dridhjeve akustike. Prania e grimcave të varura, mikroorganizmave dhe anomalive të temperaturës në ujë çon gjithashtu në zbutjen e valës akustike në ujë. Si rregull, këto humbje janë të vogla dhe përfshihen në përthithjen totale, megjithatë, ndonjëherë, si për shembull, në rastin e shpërndarjes nga vazhda e një anijeje, këto humbje mund të jenë deri në 90%. Prania e anomalive të temperaturës çon në faktin se vala akustike hyn në zonat e hijes akustike, ku mund të pësojë reflektime të shumta.

Prania e ndërfaqeve ujë-ajër dhe ujë-fund çon në reflektimin e një valë akustike prej tyre, dhe nëse në rastin e parë vala akustike reflektohet plotësisht, atëherë në rastin e dytë koeficienti i reflektimit varet nga materiali i poshtëm: pasqyron dobët fundin me baltë, mirë-ranor dhe shkëmbor. Në thellësi të cekëta, për shkak të reflektimit të përsëritur të një valë akustike midis pjesës së poshtme dhe sipërfaqes, lind një kanal tingulli nënujor, në të cilin vala akustike mund të përhapet në distanca të gjata. Ndryshimi i vlerës së shpejtësisë së zërit në thellësi të ndryshme çon në lakimin e "rrezeve" të zërit - përthyerje.

Përthyerja e zërit (lakimi i rrugës së rrezes së zërit)

Shpërndarja dhe thithja e zërit nga inhomogjenitetet e mediumit.

Largësia e përhapjes së valëve të zërit

Gama e përhapjes së valëve të zërit është një funksion kompleks i frekuencës së rrezatimit, i cili lidhet në mënyrë unike me gjatësinë e valës së sinjalit akustik. Siç dihet, sinjalet akustike me frekuencë të lartë dobësohen me shpejtësi për shkak të përthithjes së fortë nga mjedisi ujor. Sinjalet me frekuencë të ulët, përkundrazi, janë të afta të përhapen në mjedisin ujor në distanca të gjata. Pra, një sinjal akustik me një frekuencë prej 50 Hz është i aftë të përhapet në oqean për distanca prej mijëra kilometrash, ndërsa një sinjal me një frekuencë prej 100 kHz, tipik për sonarin e skanimit anësor, ka një diapazon përhapjeje prej vetëm 1-2. km. Gama e përafërt e sonarëve modernë me frekuenca të ndryshme të sinjalit akustik (gjatësia e valës) janë dhënë në tabelë:

Zonat e përdorimit.

Hidroakustika ka marrë aplikim të gjerë praktik, pasi ende nuk është krijuar një sistem efektiv për transmetimin e valëve elektromagnetike nën ujë në ndonjë distancë të konsiderueshme, dhe për këtë arsye zëri është i vetmi mjet i mundshëm komunikimi nën ujë. Për këto qëllime, përdoren frekuenca të zërit nga 300 në 10,000 Hz dhe ultratinguj nga 10,000 Hz e lart. Emituesit dhe hidrofonët elektrodinamikë dhe piezoelektrikë përdoren si emetues dhe marrës në rajonin e zërit, dhe ato piezoelektrike dhe magnetostrictive përdoren në rajonin tejzanor.

Aplikimet më të rëndësishme të hidroakustikës janë:

• Për të zgjidhur problemet ushtarake;
• Lundrimi detar;
• Komunikimi i shëndoshë nënujor;
• Zbulimi i kërkimit të peshkut;
• Kërkime oqeanologjike;
• Fushat e veprimtarisë për zhvillimin e pasurisë së fundit të oqeaneve;
• Përdorimi i akustikës në pishinë (në shtëpi ose në një qendër trajnimi të sinkronizuar të notit)
• Trajnimi i kafshëve detare.

Shënime

Literatura dhe burimet e informacionit

LITERATURA:

• V.V. Shuleikin Fizika e detit. - Moskë: "Nauka", 1968. - 1090 f.
• I.A. rumun Bazat e hidroakustikës. - Moskë: "Ndërtimi i anijeve", 1979. - 105 f.
• Yu.A. Koryakin Sistemet hidroakustike. - Shën Petersburg: "Shkenca e Shën Petersburgut dhe fuqia detare e Rusisë", 2002. - 416 f.

Tingulli absorbohet qindra herë më pak në ujë sesa në ajër. Sidoqoftë, dëgjueshmëria në mjedisin ujor është shumë më e keqe sesa në atmosferë. Kjo shpjegohet me veçoritë e perceptimit njerëzor të tingullit. Në ajër, zëri perceptohet në dy mënyra: me transmetimin e dridhjeve të ajrit në daullet e veshit (përcjellja e ajrit) dhe e ashtuquajtura përcjellje kockore, kur vibrimet e zërit perceptohen dhe transmetohen në aparatin e dëgjimit nga kockat e kafkës.

Në varësi të llojit të pajisjeve të zhytjes, zhytësi percepton tingullin në ujë me një mbizotërim të përçueshmërisë së ajrit ose kockave. Prania e një helmete tredimensionale të mbushur me ajër ju lejon të perceptoni tingullin nga përcjellja e ajrit. Megjithatë, një humbje e konsiderueshme e energjisë së zërit është e pashmangshme si rezultat i reflektimit të zërit nga sipërfaqja e helmetës.

Kur zbrisni pa pajisje ose në pajisje me një helmetë të shtrënguar, mbizotëron përcjellja e kockave.

Një tipar i perceptimit të zërit nën ujë është gjithashtu humbja e aftësisë për të përcaktuar drejtimin drejt burimit të zërit. Kjo për faktin se organet e dëgjimit të njeriut janë përshtatur me shpejtësinë e përhapjes së zërit në ajër dhe përcaktojnë drejtimin drejt burimit të zërit për shkak të ndryshimit në kohën e mbërritjes së sinjalit të zërit dhe nivelit relativ të presionit të zërit të perceptuar nga çdo vesh. Falë pajisjes së veshit, një person në ajër është në gjendje të përcaktojë se ku ndodhet burimi i zërit - përpara ose prapa, madje edhe me një vesh. Në ujë, gjërat janë të ndryshme. Shpejtësia e përhapjes së zërit në ujë është 4.5 herë më e madhe se në ajër. Prandaj, ndryshimi në kohën e marrjes së sinjalit të zërit nga secili vesh bëhet aq i vogël saqë bëhet pothuajse e pamundur të përcaktohen drejtimet drejt burimit të zërit.

Kur përdorni një helmetë të fortë si pjesë e pajisjes, mundësia e përcaktimit të drejtimit drejt burimit të zërit përgjithësisht përjashtohet.

Efektet biologjike të gazeve në trupin e njeriut

Çështja e efektit biologjik të gazrave nuk u ngrit rastësisht dhe është për faktin se proceset e shkëmbimit të gazit gjatë frymëmarrjes njerëzore në kushte normale dhe të ashtuquajturat hiperbarike (d.m.th., nën presion të lartë) ndryshojnë ndjeshëm.

Dihet se ajri i zakonshëm atmosferik që thithim është i papërshtatshëm për frymëmarrjen e pilotëve në fluturimet në lartësi të mëdha. Gjithashtu gjen përdorim të kufizuar për frymëmarrjen e zhytësve. Kur zbret në thellësi më shumë se 60 m, ai zëvendësohet nga përzierje të veçanta gazi.

Konsideroni vetitë kryesore të gazeve, të cilat, si në formë të pastër, ashtu edhe në përzierje me të tjerët, përdoren për frymëmarrje nga zhytësit.

Në përbërjen e tij, ajri është një përzierje e gazrave të ndryshëm. Përbërësit kryesorë të ajrit janë: oksigjen - 20,9%, azoti - 78,1%, dioksid karboni - 0,03%. Përveç kësaj, sasi të vogla në ajër përmbajnë: argon, hidrogjen, helium, neon, si dhe avull uji.

Gazrat që përbëjnë atmosferën mund të ndahen në tre grupe sipas ndikimit të tyre në trupin e njeriut: oksigjeni - konsumohet vazhdimisht për të "ruajtur të gjitha proceset jetësore; azoti, heliumi, argoni etj. - nuk marrin pjesë në shkëmbimin e gazit; dioksidi i karbonit - në një përqendrim të shtuar është i dëmshëm për organizmin.

Oksigjen(O2) është gaz pa ngjyrë pa shije dhe erë me densitet 1,43 kg/m3. Ka një rëndësi të madhe për një person si pjesëmarrës në të gjitha proceset oksiduese në trup. Në procesin e frymëmarrjes, oksigjeni në mushkëri kombinohet me hemoglobinën e gjakut dhe bartet në të gjithë trupin, ku konsumohet vazhdimisht nga qelizat dhe indet. Një ndërprerje e furnizimit apo edhe një ulje e furnizimit të tij në inde shkakton urinë e oksigjenit, të shoqëruar me humbje të vetëdijes dhe në raste të rënda, ndërprerje të jetës. Kjo gjendje mund të ndodhë kur përmbajtja e oksigjenit në ajrin e thithur në presion normal bie nën 18.5%. Nga ana tjetër, me një rritje të përmbajtjes së oksigjenit në përzierjen e thithur ose kur merr frymë nën presion, mbi atë të lejuarit, oksigjeni shfaq veti toksike - ndodh helmimi me oksigjen.

Azoti(N) - gaz pa ngjyrë, pa erë dhe pa shije me densitet 1,25 kg/m3, është pjesa kryesore e ajrit atmosferik për nga vëllimi dhe në masë. Në kushte normale, është fiziologjikisht neutral, nuk merr pjesë në metabolizëm. Megjithatë, ndërsa presioni rritet me thellësinë e zhytjes së zhytësit, azoti pushon së qeni neutral dhe, në thellësi 60 metra ose më shumë, shfaq veti të theksuara narkotike.

Dioksid karboni(CO2) është një gaz pa ngjyrë me shije të thartë. Është 1.5 herë më i rëndë se ajri (dendësia 1.98 kg / m3), dhe për këtë arsye mund të grumbullohet në pjesët e poshtme të dhomave të mbyllura dhe të ajrosura dobët.

Dioksidi i karbonit formohet në inde si produkti përfundimtar i proceseve oksiduese. Një sasi e caktuar e këtij gazi është gjithmonë e pranishme në trup dhe është e përfshirë në rregullimin e frymëmarrjes, dhe teprica bartet nga gjaku në mushkëri dhe hiqet me ajër të nxjerrë. Sasia e dioksidit të karbonit të emetuar nga një person varet kryesisht nga shkalla e aktivitetit fizik dhe gjendja funksionale e trupit. Me frymëmarrje të shpeshtë dhe të thellë (hiperventilim), përmbajtja e dioksidit të karbonit në trup zvogëlohet, gjë që mund të çojë në ndalim të frymëmarrjes (apnea) dhe madje edhe në humbje të vetëdijes. Nga ana tjetër, një rritje e përmbajtjes së tij në përzierjen respiratore më shumë se ajo e lejuar çon në helmim.

Nga gazrat e tjerë që përbëjnë ajrin, përdorimi më i madh është marrë nga zhytësit helium(Jo). Është një gaz inert, pa erë dhe pa shije. Duke pasur një densitet të ulët (rreth 0,18 kg/m3) dhe një aftësi dukshëm më të ulët për të shkaktuar efekte narkotike në presione të larta, përdoret gjerësisht si zëvendësues i azotit për përgatitjen e përzierjeve të frymëmarrjes artificiale gjatë zbritjeve në thellësi të mëdha.

Megjithatë, përdorimi i heliumit në përbërjen e përzierjeve të frymëmarrjes çon në fenomene të tjera të padëshirueshme. Përçueshmëria e tij e lartë termike dhe, rrjedhimisht, rritja e transferimit të nxehtësisë së trupit kërkojnë mbrojtje të shtuar termike ose ngrohje aktive të zhytësve.

Presioni i ajrit. Dihet se atmosfera rreth nesh ka masë dhe ushtron presion mbi sipërfaqen e tokës dhe të gjitha objektet në të. Presioni atmosferik i matur në nivelin e detit balancohet në tuba me seksion G cm2 me një kolonë merkuri 760 mm të lartë ose ujë 10.33 m. Nëse ky merkur ose ujë peshohet, masa e tyre do të jetë 1.033 kg. Kjo do të thotë se "presioni normal atmosferik është i barabartë me 1.033 kgf / cm2, i cili në sistemin SI është i barabartë me 103.3 kPa *. (* Në sistemin SI, njësia e presionit është paskal (Pa). Nëse konvertimi është i nevojshëm, përdoren raportet: 1 kgf / cm1 \u003d 105 Pa \u003d 102 kPa \u003d \u003d * 0,1 MPa.).

Sidoqoftë, në praktikën e llogaritjeve të zhytjes, është e papërshtatshme të përdoren njësi të tilla të sakta matëse. Prandaj, njësia e presionit merret si presion numerikisht e barabartë me 1 kgf / cm2, e cila quhet atmosferë teknike (at). Një atmosferë teknike korrespondon me një presion prej 10 m kolonë uji.

Ajri ngjesh lehtësisht kur presioni rritet, duke zvogëluar volumin në përpjesëtim me presionin. Presioni i ajrit të kompresuar matet me matës presioni që tregojnë presioni i tepërt , pra presion mbi atmosferën. Njësia e mbipresionit shënohet ati. Shuma e presionit të tepërt dhe presionit atmosferik quhet presion absolut(ata).

Në kushte normale tokësore, ajri nga të gjitha anët shtyp në mënyrë të barabartë mbi një person. Duke marrë parasysh që sipërfaqja e trupit të njeriut është mesatarisht 1,7-1,8 m2, forca e presionit të ajrit që bie mbi të është 17-18 mijë kgf (17-18 tf). Megjithatë, një person nuk e ndjen këtë presion, pasi trupi i tij është 70% i përbërë nga lëngje praktikisht të pakthyeshme, dhe në zgavrat e brendshme - mushkëri, veshi i mesëm, etj. - balancohet nga kundërpresioni i ajrit që është atje dhe komunikon. me atmosferën.

Kur zhytet në ujë, një person është i ekspozuar ndaj presionit të tepërt nga një kolonë uji sipër tij, e cila rritet me 1 ati çdo 10 m. Ndryshimet në presion mund të shkaktojnë dhimbje dhe ngjeshje, për të parandaluar të cilat zhytësi duhet të furnizojë ajrin e frymëmarrjes me presion. e barabartë me mjedisin e presionit absolut.

Meqenëse zhytësit duhet të merren me përzierjet e ajrit të kompresuar ose gazit, është e përshtatshme të kujtojmë ligjet bazë që ata u binden dhe të jepen disa formula të nevojshme për llogaritjet praktike.

Ajri, si gazet e tjera reale dhe përzierjet e gazit, me një përafrim të caktuar, u bindet ligjeve fizike që janë absolutisht të vlefshme për gazrat idealë.

PAJISJE PËR zhytje

Pajisjet e zhytjes janë një grup pajisjesh dhe produktesh të veshura nga një zhytës për të siguruar jetën dhe punën në mjedisin ujor për një periudhë të caktuar kohe.

Pajisjet e zhytjes janë të përshtatshme për qëllimin nëse mund të ofrojnë:

frymëmarrja e një personi kur ai kryen punë nën ujë;

izolim dhe mbrojtje termike kundër ekspozimit ndaj ujit të ftohtë;

lëvizshmëri e mjaftueshme dhe pozicion i qëndrueshëm nën ujë;

siguria gjatë zhytjes, daljes në sipërfaqe dhe gjatë punës;

lidhje e sigurt me sipërfaqen.

Në varësi të detyrave që do të zgjidhen, pajisjet e zhytjes ndahen në:

sipas thellësisë së përdorimit - për pajisje për thellësi të cekëta (të mesme) dhe në det të thellë;

sipas metodës së sigurimit të përzierjes së gazit të frymëmarrjes - për autonome dhe zorrë;

sipas metodës së mbrojtjes termike - për pajisjet me mbrojtje termike pasive, me ngrohje elektrike dhe me ujë;

sipas metodës së izolimit - për pajisje me veshje të lagura të papërshkueshme nga uji dhe gaz të tipit "të thatë" dhe të përshkueshëm "të lagësht".

Ideja më e plotë e veçorive funksionale të funksionimit të pajisjeve të zhytjes jepet nga klasifikimi i saj sipas metodës së ruajtjes së përbërjes së përzierjes së gazit të nevojshme për frymëmarrje. Pajisjet dallohen këtu:

i ajrosur;

me një skemë të hapur të frymëmarrjes;

me një model frymëmarrjeje gjysmë të mbyllur;

me frymëmarrje të mbyllur.

Në distanca të gjata, energjia e zërit përhapet vetëm përgjatë rrezeve të buta, të cilat nuk prekin fundin e oqeanit gjatë gjithë rrugës. Në këtë rast, kufizimi i vendosur nga mediumi në diapazonin e përhapjes së zërit është thithja e tij në ujin e detit. Mekanizmi kryesor i përthithjes lidhet me proceset e relaksimit që shoqërojnë shkeljen e ekuilibrit termodinamik midis joneve dhe molekulave të kripërave të tretura në ujë nga një valë akustike. Duhet të theksohet se roli kryesor në përthithjen në një gamë të gjerë frekuencash zëri i takon kripës së sulfurit të magnezit MgSO4, megjithëse përqindja e saj në ujin e detit është mjaft e vogël - pothuajse 10 herë më pak se, për shembull, kripa e gurit NaCl, e cila megjithatë nuk luan ndonjë rol të rëndësishëm në përthithjen e zërit.

Thithja në ujin e detit, në përgjithësi, është më e madhe sa më e lartë të jetë frekuenca e zërit. Në frekuencat nga 3-5 deri në të paktën 100 kHz, ku dominon mekanizmi i mësipërm, thithja është proporcionale me frekuencën me një fuqi prej rreth 3/2. Në frekuenca më të ulëta, aktivizohet një mekanizëm i ri përthithjeje (ndoshta për shkak të pranisë së kripërave të borit në ujë), i cili bëhet veçanërisht i dukshëm në rangun prej qindra herc; këtu, niveli i përthithjes është anormalisht i lartë dhe zvogëlohet shumë më ngadalë me uljen e frekuencës.

Për të imagjinuar më qartë karakteristikat sasiore të përthithjes në ujin e detit, vërejmë se për shkak të këtij efekti, tingulli me frekuencë 100 Hz dobësohet me një faktor 10 në një rrugë prej 10 mijë km dhe me një frekuencë 10 kHz. - në një distancë prej vetëm 10 km (Fig. 2). Kështu, vetëm valët e zërit me frekuencë të ulët mund të përdoren për komunikime nënujore me rreze të gjatë, për zbulimin me rreze të gjatë të pengesave nënujore dhe të ngjashme.

Figura 2 - Distancat në të cilat tingujt e frekuencave të ndryshme dobësohen 10 herë kur përhapen në ujin e detit.

Në rajonin e tingujve të dëgjueshëm për diapazonin e frekuencës 20-2000 Hz, diapazoni i përhapjes nën ujë të tingujve me intensitet të mesëm arrin 15-20 km, dhe në rajonin e ultrazërit - 3-5 km.

Bazuar në vlerat e zbutjes së zërit të vërejtur në kushte laboratorike në vëllime të vogla uji, do të pritej diapazon shumë më të madh. Megjithatë, në kushte natyrore, përveç amortizimit për shkak të vetive të vetë ujit (i ashtuquajturi amortizimi viskoz), ndikon edhe shpërndarja dhe përthithja e tij nga johomogjenitete të ndryshme të mediumit.

Përthyerja e zërit, ose lakimi i rrugës së rrezes së zërit, shkaktohet nga heterogjeniteti i vetive të ujit, kryesisht përgjatë vertikales, për tre arsye kryesore: ndryshimet e presionit hidrostatik me thellësinë, ndryshimet në kripësinë dhe ndryshimet e temperaturës për shkak të ngrohjes së pabarabartë të masës ujore nga rrezet e diellit. Si rezultat i veprimit të kombinuar të këtyre shkaqeve, shpejtësia e përhapjes së zërit, e cila është rreth 1450 m/s për ujin e ëmbël dhe rreth 1500 m/s për ujin e detit, ndryshon me thellësinë dhe ligji i ndryshimit varet nga stina. , koha e ditës, thellësia e rezervuarit dhe një sërë arsyesh të tjera. Rrezet e zërit që lënë burimin në njëfarë këndi me horizontin janë të përkulura dhe drejtimi i kthesës varet nga shpërndarja e shpejtësive të zërit në mjedis. Në verë, kur shtresat e sipërme janë më të ngrohta se ato të poshtme, rrezet përkulen dhe reflektohen kryesisht nga fundi, duke humbur një pjesë të konsiderueshme të energjisë së tyre. Përkundrazi, në dimër, kur shtresat e poshtme të ujit ruajnë temperaturën e tyre, ndërsa shtresat e sipërme ftohen, rrezet përkulen lart dhe i nënshtrohen reflektimeve të shumta nga sipërfaqja e ujit, gjatë të cilave humbet shumë më pak energji. Prandaj, në dimër, distanca e përhapjes së zërit është më e madhe se në verë. Për shkak të thyerjes, të ashtuquajturat. zonat e vdekura, d.m.th zonat që ndodhen afër burimit në të cilat nuk ka dëgjueshmëri.

Prania e thyerjes, megjithatë, mund të çojë në një rritje të diapazonit të përhapjes së zërit - fenomeni i përhapjes ultra të gjatë të tingujve nën ujë. Në një thellësi nën sipërfaqen e ujit ka një shtresë në të cilën zëri përhapet me shpejtësinë më të ulët; mbi këtë thellësi, shpejtësia e zërit rritet për shkak të rritjes së temperaturës, dhe nën këtë, për shkak të rritjes së presionit hidrostatik me thellësi. Kjo shtresë është një lloj kanali i zërit nënujor. Një rreze e devijuar nga boshti i kanalit lart ose poshtë, për shkak të thyerjes, gjithmonë tenton të kthehet në të. Nëse në këtë shtresë vendosen një burim zëri dhe marrës, atëherë edhe tinguj me intensitet mesatar (për shembull, shpërthime të ngarkesave të vogla prej 1-2 kg) mund të regjistrohen në distanca qindra e mijëra kilometra. Një rritje e konsiderueshme në diapazonin e përhapjes së tingullit në prani të një kanali tingulli nënujor mund të vërehet kur burimi dhe marrësi i zërit ndodhen jo domosdoshmërisht pranë boshtit të kanalit, por, për shembull, afër sipërfaqes. Në këtë rast, rrezet, duke u përthyer nga poshtë, hyjnë në shtresat e thella, ku devijojnë lart dhe dalin përsëri në sipërfaqe në një distancë prej disa dhjetëra kilometrash nga burimi. Më tej, modeli i përhapjes së rrezeve përsëritet, dhe si rezultat, një sekuencë e të ashtuquajturave. zonat dytësore të ndriçuara, të cilat zakonisht gjurmohen në distanca prej disa qindra km.

Përhapja e tingujve me frekuencë të lartë, veçanërisht e ultrazërit, kur gjatësitë e valëve janë shumë të vogla, ndikohet nga inhomogjenitete të vogla që zakonisht gjenden në rezervuarët natyrorë: mikroorganizmat, flluska gazi etj. Këto inhomogjenitete veprojnë në dy mënyra: thithin dhe shpërndajnë energjinë e valëve të zërit. Si rezultat, me një rritje të frekuencës së dridhjeve të zërit, diapazoni i përhapjes së tyre zvogëlohet. Ky efekt vihet re veçanërisht në shtresën sipërfaqësore të ujit, ku ka më shumë inhomogjenitete. Shpërndarja e zërit nga johomogjenitetet, si dhe nga parregullsitë në sipërfaqen e ujit dhe në fund, shkakton fenomenin e jehonës nënujore që shoqëron dërgimin e pulsit të zërit: valët e zërit, të reflektuara nga një kombinim johomogjeniteti dhe bashkimi, japin një shtrëngim të pulsi i zërit, i cili vazhdon pas përfundimit të tij, i ngjashëm me jehonën e vërejtur në hapësirat e mbyllura. Reverberimi nënujor është një ndërhyrje mjaft e rëndësishme për një sërë aplikimesh praktike të hidroakustikës, veçanërisht për sonarët.

Kufijtë e diapazonit të përhapjes së tingujve nënujorë kufizohen gjithashtu nga të ashtuquajturat. zhurmat e veta të detit, të cilat kanë origjinë të dyfishtë. Një pjesë e zhurmës lind nga ndikimi i valëve në sipërfaqen e ujit, nga surfimi, nga zhurma e guralecave që rrotullohen etj. Pjesa tjetër lidhet me faunën detare; kjo përfshin tingujt e prodhuar nga peshqit dhe kafshët e tjera detare.

Tingulli udhëton nëpër valët e zërit. Këto valë kalojnë jo vetëm përmes gazeve dhe lëngjeve, por edhe përmes trupave të ngurtë. Veprimi i çdo valë është kryesisht në transferimin e energjisë. Në rastin e zërit, transporti merr formën e lëvizjeve të vogla në nivel molekular.

Në gaze dhe lëngje, një valë zanore zhvendos molekulat në drejtimin e lëvizjes së saj, domethënë në drejtimin e gjatësisë së valës. Në trupat e ngurtë, dridhjet e zërit të molekulave mund të ndodhin gjithashtu në drejtimin pingul me valën.

Valët e zërit përhapen nga burimet e tyre në të gjitha drejtimet, siç tregohet në figurën në të djathtë, e cila tregon një zile metalike që përplaset periodikisht me gjuhën e saj. Këto përplasje mekanike bëjnë që kambana të dridhet. Energjia e dridhjeve u jepet molekulave të ajrit përreth dhe ato shtyhen larg ziles. Si rezultat, presioni rritet në shtresën e ajrit ngjitur me zilen, e cila më pas përhapet në valë në të gjitha drejtimet nga burimi.

Shpejtësia e zërit është e pavarur nga volumi ose toni. Të gjithë tingujt nga radioja në dhomë, qofshin me zë të lartë apo të butë, të lartë apo të ulët, arrijnë tek dëgjuesi në të njëjtën kohë.

Shpejtësia e zërit varet nga lloji i mediumit në të cilin ai përhapet dhe nga temperatura e tij. Në gazra, valët e zërit udhëtojnë ngadalë, sepse struktura e tyre e rrallë molekulare bën pak për të kundërshtuar ngjeshjen. Në lëngje, shpejtësia e zërit rritet, dhe në trupat e ngurtë ajo bëhet edhe më e shpejtë, siç tregohet në diagramin më poshtë në metra për sekondë (m/s).

rruga e valës

Valët e zërit përhapen në ajër në një mënyrë të ngjashme me atë të treguar në diagramet në të djathtë. Frontet e valëve lëvizin nga burimi në një distancë të caktuar nga njëra-tjetra, e përcaktuar nga frekuenca e lëkundjeve të kambanës. Frekuenca e një valë zanore përcaktohet duke numëruar numrin e fronteve valore që kalojnë nëpër një pikë të caktuar për njësi të kohës.

Pjesa e përparme e valës së zërit largohet nga zilja vibruese.

Në ajrin e ngrohur në mënyrë uniforme, zëri udhëton me një shpejtësi konstante.

Pjesa e përparme e dytë ndjek të parin në një distancë të barabartë me gjatësinë e valës.

Intensiteti i zërit është maksimal pranë burimit.

Paraqitja grafike e një valë të padukshme

Tingëllimi i shëndoshë i thellësive

Një rreze rrezesh sonare, e përbërë nga valë zanore, kalon lehtësisht përmes ujit të oqeanit. Parimi i funksionimit të sonarit bazohet në faktin se valët e zërit kërcejnë nga dyshemeja e oqeanit; kjo pajisje zakonisht përdoret për të përcaktuar veçoritë e relievit nënujor.

Lëndë të ngurtë elastike

Tingulli përhapet në një pjatë druri. Molekulat e shumicës së lëndëve të ngurta janë të lidhura në një rrjetë hapësinore elastike, e cila është e ngjeshur dobët dhe në të njëjtën kohë përshpejton kalimin e valëve të zërit.