Saang midyum mas mabilis na kumakalat ang sound wave? pagpapalaganap ng tunog

Reflection ng tunog Sa seksyong ito, ipagpalagay natin na ang haba ng sound wave ay sapat na maliit at, samakatuwid, ang tunog ay kumakalat sa mga sinag. Ano ang mangyayari kapag ang isang sound beam ay nahulog mula sa hangin papunta sa isang solidong ibabaw? Ito ay malinaw na sa kasong ito ay may pagmuni-muni

PAGTUKLAS NG MGA HINDI INAASAHANG PAG-AARI NG ATMOSPHERE - MGA KAKAIBANG EKSPERIMENTO - PAGPAPAHAYAG NG ENERHIYA NG KURYENTE SA ISANG WIRE WIRE WIRE WIRE WIRE WIRE WIRE - TRANSMISSION THROUGH THE EARTH WIRE WIRE AT ALL Isa pa sa mga kadahilanang ito ay napagtanto ko na ang paghahatid ng enerhiyang elektrikal

TRANSMISSION OF ELECTRIC POWER WALANG WIRES* Sa pagtatapos ng 1898, ang sistematikong pananaliksik, na isinagawa sa loob ng maraming taon upang mapabuti ang paraan ng pagpapadala ng elektrikal na enerhiya sa pamamagitan ng natural na kapaligiran, ay humantong sa akin sa pag-unawa sa tatlong mahahalagang pangangailangan; Una -

Ang pagpapadala ng tunog sa pamamagitan ng radio Tube generator, ang scheme kung saan ay ipinapakita sa fig. 24 ay bumubuo ng mga radio emissions na may hindi nagbabagong mga parameter. Gumawa tayo ng isang maliit na karagdagan dito: sa circuit na nagbibigay ng boltahe sa grid ng electron lamp, ikokonekta natin ito sa pamamagitan ng isang induction

48 Paglipat ng enerhiya sa pamamagitan ng bagay Para sa eksperimento na kailangan natin: isang dosenang mga barya para sa ruble. Nagkasalubong na kami ng iba't ibang alon. Narito ang isa pang lumang eksperimento na mukhang medyo nakakatawa at nagpapakita kung paano dumaan ang isang alon sa isang bagay. Kumuha ng maliit na bagay - mga barya, halimbawa

30. Pagpasa ng mga Mensahe sa Nakaraan Isang hanay ng mga panuntunan para sa manonood Bago idirekta ni Christopher Nolan ang Interstellar at muling ginawa ang script, sinabi sa akin ng kanyang kapatid na si Jonah ang tungkol sa isang hanay ng mga panuntunan. Upang panatilihing nasa tamang landas ang isang sci-fi na pelikula

Kabanata 30 Mga Mensahe sa Nakaraan Para sa kung paano iniisip ng mga modernong pisiko na naglalakbay pabalik sa panahon sa apat na dimensyon ng espasyo-oras nang walang bulto, tingnan ang huling kabanata ng Black Holes and the Folds of Time [Thorn 2009], mga kabanata

Kabanata 30 Pagpapadala ng mga Mensahe sa Nakaraan Sa maramihan, tulad ng sa ating brane, ang mga posisyon sa spacetime kung saan ang mga mensahe ay maaaring ipadala at anumang bagay ay maaaring ilipat ay nililimitahan ng batas na walang maaaring maglakbay nang mas mabilis kaysa sa liwanag. Maglakbay

Hydroacoustics (mula sa Greek. hydro- tubig, acusticococcus- auditory) - ang agham ng mga phenomena na nagaganap sa aquatic na kapaligiran at nauugnay sa pagpapalaganap, paglabas at pagtanggap ng mga acoustic wave. Kabilang dito ang pagbuo at paglikha ng mga hydroacoustic device na nilalayon para gamitin sa aquatic na kapaligiran.

Kasaysayan ng pag-unlad

Ang mga unang sukat ng distansya sa pamamagitan ng tunog ay ginawa ng Russian researcher na si Academician Ya. D. Zakharov. Noong Hunyo 30, 1804, lumipad siya sa isang lobo para sa mga layuning pang-agham, at sa paglipad na ito ginamit niya ang repleksyon ng tunog mula sa ibabaw ng lupa upang matukoy ang taas ng paglipad. Habang nasa basket ng bola, sumigaw siya ng malakas sa pababang busina. Pagkalipas ng 10 segundo, may narinig na echo. Mula dito, napagpasyahan ni Zakharov na ang taas ng bola sa itaas ng lupa ay humigit-kumulang 5 x 334 = 1670 m. Ang pamamaraang ito ay naging batayan ng radyo at sonar.

Kasabay ng pag-unlad ng mga teoretikal na isyu sa Russia, ang mga praktikal na pag-aaral ay isinasagawa sa mga phenomena ng pagpapalaganap ng mga tunog sa dagat. Admiral S. O. Makarov noong 1881 - 1882 iminungkahi na gumamit ng isang aparato na tinatawag na fluctometer upang magpadala ng impormasyon tungkol sa bilis ng agos sa ilalim ng tubig. Ito ay minarkahan ang simula ng pagbuo ng isang bagong sangay ng agham at teknolohiya - hydroacoustic telemetry.

Scheme ng hydrophonic station ng Baltic Plant, modelo 1907: 1 - water pump; 2 - pipeline; 3 - regulator ng presyon; 4 - electromagnetic hydraulic shutter (balbula ng telegrapo); 5 - telegraph key; 6 - haydroliko lamad emitter; 7 - board ng barko; 8 - tangke na may tubig; 9 - selyadong mikropono

Noong 1890s sa Baltic Shipyard, sa inisyatiba ng Captain 2nd Rank M.N. Beklemishev, nagsimula ang trabaho sa pagbuo ng mga hydroacoustic na aparato ng komunikasyon. Ang mga unang pagsubok ng isang hydroacoustic transmitter para sa komunikasyon sa ilalim ng tubig ay isinagawa sa pagtatapos ng ika-19 na siglo. sa experimental basin sa Galernaya Harbour sa St. Petersburg. Ang mga vibrations na ibinubuga nito ay narinig nang mabuti sa loob ng 7 milya sa Nevsky floating lighthouse. Bilang resulta ng pananaliksik noong 1905. lumikha ng unang hydroacoustic communication device, kung saan ang isang espesyal na sirena sa ilalim ng tubig na kinokontrol ng isang telegraph key ay gumaganap bilang isang transmitter, at isang carbon microphone, na naayos mula sa loob sa katawan ng barko, ay nagsilbing signal receiver. Ang mga signal ay naitala ng Morse apparatus at sa pamamagitan ng tainga. Nang maglaon, ang sirena ay pinalitan ng isang uri ng lamad na emitter. Ang kahusayan ng aparato, na tinatawag na hydrophonic station, ay tumaas nang malaki. Ang mga pagsubok sa dagat ng bagong istasyon ay naganap noong Marso 1908. sa Black Sea, kung saan ang saklaw ng maaasahang pagtanggap ng signal ay lumampas sa 10 km.

Ang unang serial station para sa sound underwater communication na idinisenyo ng Baltic Shipyard noong 1909-1910. naka-install sa mga submarino "Carp", "Gudgeon", "Sterlet", « Mackerel"At" Perch» . Kapag nag-i-install ng mga istasyon sa mga submarino, upang mabawasan ang pagkagambala, ang receiver ay matatagpuan sa isang espesyal na fairing na hinila sa likod ng cable-cable. Ang British ay dumating sa isang katulad na desisyon lamang sa panahon ng Unang Digmaang Pandaigdig. Pagkatapos ang ideyang ito ay nakalimutan, at sa pagtatapos lamang ng 1950s ay muli itong ginamit sa iba't ibang bansa kapag lumilikha ng mga istasyon ng sonar ship na lumalaban sa ingay.

Ang impetus para sa pagbuo ng hydroacoustics ay ang Unang Digmaang Pandaigdig. Sa panahon ng digmaan, ang mga bansang Entente ay dumanas ng matinding pagkalugi sa mangangalakal at hukbong-dagat dahil sa mga aksyon ng mga submarinong Aleman. Kailangang humanap ng paraan para labanan sila. Hindi nagtagal ay natagpuan na sila. Ang isang submarino sa isang nakalubog na posisyon ay maririnig sa pamamagitan ng ingay na nabuo ng mga propeller at mga mekanismo ng pagpapatakbo. Ang isang aparato na nakakakita ng mga maingay na bagay at tinutukoy ang kanilang lokasyon ay tinatawag na tagahanap ng direksyon ng ingay. Ang French physicist na si P. Langevin noong 1915 ay nagmungkahi ng paggamit ng isang sensitibong receiver na gawa sa Rochelle salt para sa unang istasyon ng paghahanap ng direksyon ng ingay.

Mga Batayan ng hydroacoustics

Mga tampok ng pagpapalaganap ng mga acoustic wave sa tubig

Mga bahagi ng isang kaganapan sa paglitaw ng echo.

Ang simula ng komprehensibo at pangunahing pananaliksik sa pagpapalaganap ng mga acoustic wave sa tubig ay inilatag sa panahon ng Ikalawang Digmaang Pandaigdig, na idinidikta ng pangangailangan upang malutas ang mga praktikal na problema ng mga navy at, una sa lahat, mga submarino. Ang gawaing pang-eksperimento at teoretikal ay ipinagpatuloy sa mga taon pagkatapos ng digmaan at ibinubuod sa ilang mga monograp. Bilang resulta ng mga gawaing ito, ang ilang mga tampok ng pagpapalaganap ng mga acoustic wave sa tubig ay nakilala at pino: pagsipsip, pagpapalambing, pagmuni-muni at repraksyon.

Ang pagsipsip ng enerhiya ng acoustic wave sa tubig ng dagat ay sanhi ng dalawang proseso: ang panloob na friction ng medium at ang dissociation ng mga salts na natunaw dito. Ang unang proseso ay nagko-convert ng enerhiya ng isang acoustic wave sa thermal energy, at ang pangalawang proseso, na na-convert sa kemikal na enerhiya, ay naglalabas ng mga molekula mula sa balanse, at sila ay nabubulok sa mga ion. Ang ganitong uri ng pagsipsip ay tumataas nang husto sa pagtaas ng dalas ng acoustic vibration. Ang pagkakaroon ng mga nasuspinde na particle, microorganism at mga anomalya sa temperatura sa tubig ay humahantong din sa pagpapahina ng acoustic wave sa tubig. Bilang isang patakaran, ang mga pagkalugi na ito ay maliit, at kasama sila sa kabuuang pagsipsip, gayunpaman, kung minsan, bilang, halimbawa, sa kaso ng pagkalat mula sa wake ng isang barko, ang mga pagkalugi na ito ay maaaring hanggang sa 90%. Ang pagkakaroon ng mga anomalya sa temperatura ay humahantong sa katotohanan na ang acoustic wave ay pumapasok sa mga zone ng acoustic shadow, kung saan maaari itong sumailalim sa maraming mga pagmuni-muni.

Ang pagkakaroon ng mga interface ng tubig-hangin at tubig-ilalim ay humahantong sa pagmuni-muni ng isang acoustic wave mula sa kanila, at kung sa unang kaso ang acoustic wave ay ganap na naipakita, kung gayon sa pangalawang kaso ang koepisyent ng pagmuni-muni ay nakasalalay sa ilalim na materyal: ito hindi maganda ang sumasalamin sa maputik na ilalim, mabuhangin at mabato . Sa mababaw na kalaliman, dahil sa paulit-ulit na pagmuni-muni ng isang acoustic wave sa pagitan ng ilalim at ng ibabaw, isang underwater sound channel ang bumangon, kung saan ang acoustic wave ay maaaring magpalaganap sa malalayong distansya. Ang pagbabago ng halaga ng bilis ng tunog sa iba't ibang kalaliman ay humahantong sa kurbada ng tunog na "ray" - repraksyon.

Repraksyon ng tunog (curvature ng landas ng sound beam)

Pagkalat at pagsipsip ng tunog sa pamamagitan ng inhomogeneities ng medium.

Distansya ng pagpapalaganap ng mga sound wave

Ang saklaw ng pagpapalaganap ng mga sound wave ay isang kumplikadong pag-andar ng dalas ng radiation, na kakaibang nauugnay sa haba ng daluyong ng acoustic signal. Tulad ng nalalaman, ang mga high-frequency na acoustic signal ay mabilis na pinahina dahil sa malakas na pagsipsip ng aquatic na kapaligiran. Ang mga signal na mababa ang dalas, sa kabaligtaran, ay may kakayahang magpalaganap sa kapaligiran ng tubig sa malalayong distansya. Kaya ang isang acoustic signal na may dalas na 50 Hz ay ​​may kakayahang magpalaganap sa karagatan para sa mga distansyang libu-libong kilometro, habang ang isang senyas na may dalas na 100 kHz, tipikal para sa side-scan na sonar, ay may saklaw ng pagpapalaganap na 1-2 lamang km. Ang tinatayang saklaw ng mga modernong sonar na may iba't ibang mga frequency ng acoustic signal (haba ng daluyong) ay ibinibigay sa talahanayan:

Mga lugar ng paggamit.

Ang hydroacoustics ay nakatanggap ng malawak na praktikal na aplikasyon, dahil wala pang epektibong sistema ang nalikha para sa paghahatid ng mga electromagnetic wave sa ilalim ng tubig sa anumang makabuluhang distansya, at samakatuwid ang tunog ay ang tanging posibleng paraan ng komunikasyon sa ilalim ng tubig. Para sa mga layuning ito, ginagamit ang mga frequency ng tunog mula 300 hanggang 10,000 Hz at mga ultrasound mula 10,000 Hz pataas. Ang mga electrodynamic at piezoelectric emitters at hydrophones ay ginagamit bilang mga emitter at receiver sa sound region, at ang piezoelectric at magnetostrictive ay ginagamit sa ultrasonic region.

Ang pinakamahalagang aplikasyon ng hydroacoustics ay:

• Upang malutas ang mga problema sa militar;
• Maritime nabigasyon;
• Tunog na komunikasyon sa ilalim ng tubig;
• Fish-searching reconnaissance;
• Pananaliksik sa karagatan;
• Mga lugar ng aktibidad para sa pagpapaunlad ng yaman ng ilalim ng karagatan;
• Paggamit ng acoustics sa pool (sa bahay o sa isang naka-synchronize na swimming training center)
• Pagsasanay ng hayop sa dagat.

Mga Tala

Literatura at pinagmumulan ng impormasyon

PANITIKAN:

• V.V. Shuleikin Physics ng dagat. - Moscow: "Nauka", 1968. - 1090 p.
• I.A. Romanian Mga Batayan ng hydroacoustics. - Moscow: "Paggawa ng barko", 1979. - 105 p.
• Yu.A. Koryakin Mga sistemang hydroacoustic. - St. Petersburg: "Science of St. Petersburg at ang naval power of Russia", 2002. - 416 p.

Ang tunog ay nasisipsip ng daan-daang beses na mas mababa sa tubig kaysa sa hangin. Gayunpaman, ang audibility sa aquatic na kapaligiran ay mas malala kaysa sa kapaligiran. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng mga kakaibang pang-unawa ng tao sa tunog. Sa hangin, ang tunog ay nakikita sa dalawang paraan: sa pamamagitan ng paghahatid ng mga vibrations ng hangin sa eardrums (air conduction) at ang tinatawag na bone conduction, kapag ang mga sound vibrations ay nakikita at ipinadala sa hearing aid ng mga buto ng bungo.

Depende sa uri ng kagamitan sa pag-dive, nakikita ng maninisid ang tunog sa tubig na may nangingibabaw na air o bone conduction. Ang pagkakaroon ng isang three-dimensional na helmet na puno ng hangin ay nagbibigay-daan sa iyo upang makita ang tunog sa pamamagitan ng air conduction. Gayunpaman, ang isang makabuluhang pagkawala ng enerhiya ng tunog ay hindi maiiwasan bilang resulta ng pagmuni-muni ng tunog mula sa ibabaw ng helmet.

Kapag bumababa nang walang kagamitan o sa kagamitan na may mahigpit na helmet, nangingibabaw ang pagpapadaloy ng buto.

Ang isang tampok ng sound perception sa ilalim ng tubig ay ang pagkawala ng kakayahang matukoy ang direksyon patungo sa pinagmulan ng tunog. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang mga organo ng pandinig ng tao ay inangkop sa bilis ng pagpapalaganap ng tunog sa hangin at tinutukoy ang direksyon patungo sa pinagmumulan ng tunog dahil sa pagkakaiba sa oras ng pagdating ng signal ng tunog at ang relatibong antas ng presyon ng tunog na nakikita ng bawat tainga. Salamat sa aparato ng auricle, ang isang tao sa hangin ay maaaring matukoy kung saan matatagpuan ang pinagmumulan ng tunog - sa harap o likod, kahit na may isang tainga. Sa tubig, iba ang mga bagay. Ang bilis ng pagpapalaganap ng tunog sa tubig ay 4.5 beses na mas malaki kaysa sa hangin. Samakatuwid, ang pagkakaiba sa oras ng pagtanggap ng signal ng tunog ng bawat tainga ay nagiging napakaliit na halos imposible upang matukoy ang mga direksyon sa pinagmulan ng tunog.

Kapag gumagamit ng matigas na helmet bilang bahagi ng kagamitan, ang posibilidad na matukoy ang direksyon patungo sa pinagmumulan ng tunog ay karaniwang hindi kasama.

Biological na epekto ng mga gas sa katawan ng tao

Ang tanong ng biological na epekto ng mga gas ay hindi itinaas ng pagkakataon at dahil sa ang katunayan na ang mga proseso ng pagpapalitan ng gas sa panahon ng paghinga ng tao sa ilalim ng normal na mga kondisyon at ang tinatawag na hyperbaric (i.e., sa ilalim ng mataas na presyon) ay naiiba nang malaki.

Alam na ang ordinaryong hangin sa atmospera na nilalanghap natin ay hindi angkop para sa paghinga ng mga piloto sa mga high-altitude na flight. Nakahanap din ito ng limitadong paggamit para sa paghinga ng mga maninisid. Kapag bumababa sa lalim ng higit sa 60 m, ito ay pinalitan ng mga espesyal na halo ng gas.

Isaalang-alang ang mga pangunahing katangian ng mga gas, na, kapwa sa dalisay na anyo at sa mga paghahalo sa iba, ay ginagamit para sa paghinga ng mga iba't iba.

Sa komposisyon nito, ang hangin ay pinaghalong iba't ibang mga gas. Ang mga pangunahing bahagi ng hangin ay: oxygen - 20.9%, nitrogen - 78.1%, carbon dioxide - 0.03%. Bilang karagdagan, ang mga maliliit na halaga sa hangin ay naglalaman ng: argon, hydrogen, helium, neon, pati na rin ang singaw ng tubig.

Ang mga gas na bumubuo sa atmospera ay maaaring hatiin sa tatlong grupo ayon sa epekto nito sa katawan ng tao: oxygen - ay patuloy na natupok upang "mapanatili ang lahat ng proseso ng buhay; nitrogen, helium, argon, atbp. - huwag lumahok sa gas exchange; carbon dioxide - sa mas mataas na konsentrasyon para sa organismo ay nakakapinsala.

Oxygen Ang (O2) ay isang walang kulay na gas na walang lasa at amoy na may density na 1.43 kg/m3. Ito ay may malaking kahalagahan para sa isang tao bilang isang kalahok sa lahat ng mga proseso ng oxidative sa katawan. Sa proseso ng paghinga, ang oxygen sa mga baga ay pinagsama sa hemoglobin ng dugo at dinadala sa buong katawan, kung saan ito ay patuloy na natupok ng mga selula at tisyu. Ang isang pahinga sa supply o kahit na pagbaba ng supply nito sa mga tisyu ay nagdudulot ng gutom sa oxygen, na sinamahan ng pagkawala ng malay, at sa mga malubhang kaso, pagwawakas ng buhay. Ang kundisyong ito ay maaaring mangyari kapag ang nilalaman ng oxygen sa inhaled air sa normal na presyon ay bumaba sa ibaba 18.5%. Sa kabilang banda, na may pagtaas sa nilalaman ng oxygen sa inhaled mixture o kapag humihinga sa ilalim ng presyon, na labis sa pinapayagan, ang oxygen ay nagpapakita ng mga nakakalason na katangian - nangyayari ang pagkalason sa oxygen.

Nitrogen(N) - walang kulay, walang amoy at walang lasa na gas na may density na 1.25 kg/m3, ang pangunahing bahagi ng hangin sa atmospera sa pamamagitan ng dami at masa. Sa ilalim ng Normal na kondisyon, ito ay physiologically neutral, hindi nakikibahagi sa metabolismo. Gayunpaman, habang tumataas ang presyon kasabay ng lalim ng pagsisid ng maninisid, ang nitrogen ay humihinto sa pagiging neutral at, sa lalim na 60 metro o higit pa, ay nagpapakita ng binibigkas na mga katangian ng narcotic.

Carbon dioxide(CO2) ay isang walang kulay na gas na may maasim na lasa. Ito ay 1.5 beses na mas mabigat kaysa sa hangin (density 1.98 kg / m3), at samakatuwid maaari itong maipon sa mas mababang mga bahagi ng sarado at mahinang maaliwalas na mga silid.

Ang carbon dioxide ay nabuo sa mga tisyu bilang ang huling produkto ng mga proseso ng oxidative. Ang isang tiyak na halaga ng gas na ito ay palaging naroroon sa katawan at kasangkot sa regulasyon ng paghinga, at ang labis ay dinadala ng dugo sa mga baga at inalis sa exhaled na hangin. Ang dami ng carbon dioxide na ibinubuga ng isang tao ay higit sa lahat ay nakasalalay sa antas ng pisikal na aktibidad at ang functional na estado ng katawan. Sa madalas, malalim na paghinga (hyperventilation), bumababa ang nilalaman ng carbon dioxide sa katawan, na maaaring humantong sa paghinto sa paghinga (apnea) at maging ang pagkawala ng malay. Sa kabilang banda, ang pagtaas ng nilalaman nito sa halo ng paghinga nang higit sa pinahihintulutan ay humahantong sa pagkalason.

Sa iba pang mga gas na bumubuo sa hangin, ang pinakamalaking paggamit sa mga diver ay natanggap helium(Hindi). Ito ay isang inert gas, walang amoy at walang lasa. Ang pagkakaroon ng mababang density (mga 0.18 kg/m3) at isang makabuluhang mas mababang kakayahang magdulot ng mga narcotic effect sa matataas na presyon, ito ay malawakang ginagamit bilang isang nitrogen substitute para sa paghahanda ng mga artipisyal na paghahalo ng paghinga sa panahon ng pagbaba hanggang sa napakalalim.

Gayunpaman, ang paggamit ng helium sa komposisyon ng mga respiratory mixtures ay humahantong sa iba pang hindi kanais-nais na mga phenomena. Ang mataas na thermal conductivity nito at, dahil dito, ang pagtaas ng paglipat ng init ng katawan ay nangangailangan ng mas mataas na thermal protection o aktibong pag-init ng mga diver.

Presyon ng hangin. Nabatid na ang kapaligiran sa paligid natin ay may masa at nagbibigay ng presyon sa ibabaw ng mundo at lahat ng bagay dito. Ang presyon ng atmospera na sinusukat sa antas ng dagat ay balanse sa mga tubo na may seksyon ng G cm2 na may haligi ng mercury na 760 mm ang taas o tubig na 10.33 m ang taas. Kung ang mercury o tubig na ito ay tinimbang, ang kanilang masa ay magiging 1.033 kg. Nangangahulugan ito na "ang normal na presyon ng atmospera ay katumbas ng 1.033 kgf / cm2, na sa sistema ng SI ay katumbas ng 103.3 kPa *. (* Sa sistema ng SI, ang yunit ng presyon ay pascal (Pa). Kung kinakailangan ang conversion, ang ginagamit ang mga ratios: 1 kgf / cm1 \u003d 105 Pa \u003d 102 kPa \u003d \u003d * 0.1 MPa.).

Gayunpaman, sa pagsasagawa ng mga kalkulasyon ng diving, hindi maginhawang gamitin ang mga eksaktong yunit ng pagsukat. Samakatuwid, ang yunit ng presyon ay kinuha bilang isang presyon ayon sa bilang na katumbas ng 1 kgf / cm2, na tinatawag na teknikal na kapaligiran (at). Ang isang teknikal na kapaligiran ay tumutugma sa isang presyon ng 10 m ng haligi ng tubig.

Madaling nag-compress ang hangin kapag tumaas ang presyon, na binabawasan ang volume sa proporsyon sa presyon. Ang compressed air pressure ay sinusukat gamit ang pressure gauge na nagpapakita labis na presyon , ibig sabihin, presyon sa itaas ng atmospera. Ang yunit ng overpressure ay tinutukoy na ati. Ang kabuuan ng labis na presyon at presyon ng atmospera ay tinatawag ganap na presyon(ata).

Sa ilalim ng normal na mga kondisyon ng terrestrial, ang hangin mula sa lahat ng panig ay pantay na pumipindot sa isang tao. Isinasaalang-alang na ang ibabaw ng katawan ng tao ay nasa average na 1.7-1.8 m2, ang puwersa ng presyon ng hangin na bumabagsak dito ay 17-18 thousand kgf (17-18 tf). Gayunpaman, hindi nararamdaman ng isang tao ang presyur na ito, dahil ang kanyang katawan ay 70% na binubuo ng halos hindi mapipigil na mga likido, at sa mga panloob na cavity - baga, gitnang tainga, atbp. - ito ay balanse ng counterpressure ng hangin na naroroon at nakikipag-usap. kasama ang kapaligiran.

Kapag inilubog sa tubig, ang isang tao ay nalantad sa labis na presyon mula sa isang haligi ng tubig sa itaas niya, na tumataas ng 1 ati bawat 10 m. Ang mga pagbabago sa presyon ay maaaring magdulot ng pananakit at compression, upang maiwasan kung saan ang maninisid ay dapat magbigay ng hangin sa paghinga sa isang presyon katumbas ng absolute pressure na kapaligiran.

Dahil kailangang harapin ng mga diver ang mga pinaghalong compressed air o gas, angkop na alalahanin ang mga pangunahing batas na kanilang sinusunod at magbigay ng ilang mga formula na kinakailangan para sa mga praktikal na kalkulasyon.

Ang hangin, tulad ng ibang mga totoong gas at pinaghalong gas, na may tiyak na pagtatantya, ay sumusunod sa mga pisikal na batas na ganap na wasto para sa mga ideal na gas.

KAGAMITAN SA DIVING

Ang kagamitan sa pagsisid ay isang hanay ng mga aparato at produkto na isinusuot ng isang maninisid upang matiyak ang buhay at trabaho sa kapaligiran ng tubig sa isang takdang panahon.

Ang mga kagamitan sa pagsisid ay angkop para sa layunin kung maaari itong magbigay ng:

paghinga ng isang tao kapag nagsasagawa siya ng trabaho sa ilalim ng tubig;

pagkakabukod at thermal proteksyon laban sa pagkakalantad sa malamig na tubig;

sapat na kadaliang mapakilos at matatag na posisyon sa ilalim ng tubig;

kaligtasan sa panahon ng paglulubog, lumabas sa ibabaw at sa proseso ng trabaho;

secure na koneksyon sa ibabaw.

Depende sa mga gawaing dapat lutasin, ang mga kagamitan sa diving ay nahahati sa:

sa lalim ng paggamit - para sa kagamitan para sa mababaw (katamtamang) lalim at malalim na dagat;

ayon sa paraan ng pagbibigay ng respiratory gas mixture - para sa autonomous at hose;

ayon sa paraan ng thermal protection - para sa mga kagamitan na may passive thermal protection, electrically at water heated;

ayon sa paraan ng paghihiwalay - para sa mga kagamitan na may tubig at gas-tight wetsuits ng "dry" type at permeable "wet" type.

Ang pinaka kumpletong ideya ng mga functional na tampok ng pagpapatakbo ng mga kagamitan sa diving ay ibinibigay sa pamamagitan ng pag-uuri nito ayon sa paraan ng pagpapanatili ng komposisyon ng pinaghalong gas na kinakailangan para sa paghinga. Ang kagamitan ay nakikilala dito:

maaliwalas;

na may bukas na pamamaraan ng paghinga;

na may semi-closed na pattern ng paghinga;

na may saradong paghinga.

Sa malalayong distansya, ang enerhiya ng tunog ay kumakalat lamang sa banayad na mga sinag, na hindi umaapaw sa sahig ng karagatan. Sa kasong ito, ang limitasyon na ipinataw ng daluyan sa hanay ng pagpapalaganap ng tunog ay ang pagsipsip nito sa tubig dagat. Ang pangunahing mekanismo ng pagsipsip ay nauugnay sa mga proseso ng pagpapahinga na sinamahan ng paglabag sa thermodynamic equilibrium sa pagitan ng mga ion at mga molekula ng mga asing-gamot na natunaw sa tubig ng isang acoustic wave. Dapat pansinin na ang pangunahing papel sa pagsipsip sa isang malawak na hanay ng mga frequency ng tunog ay kabilang sa magnesium sulphide salt MgSO4, kahit na ang porsyento nito sa tubig sa dagat ay medyo maliit - halos 10 beses na mas mababa kaysa, halimbawa, rock salt NaCl, na gayunpaman ay hindi gumaganap ng anumang makabuluhang papel sa pagsipsip ng tunog.

Ang pagsipsip sa tubig ng dagat, sa pangkalahatan, ay mas malaki kung mas mataas ang dalas ng tunog. Sa mga frequency mula 3-5 hanggang hindi bababa sa 100 kHz, kung saan nangingibabaw ang mekanismo sa itaas, ang pagsipsip ay proporsyonal sa dalas hanggang sa kapangyarihan na humigit-kumulang 3/2. Sa mas mababang mga frequency, ang isang bagong mekanismo ng pagsipsip ay isinaaktibo (maaaring dahil sa pagkakaroon ng mga boron salts sa tubig), na nagiging lalong kapansin-pansin sa hanay ng daan-daang hertz; dito, ang antas ng pagsipsip ay maanomalyang mataas at bumababa nang mas mabagal sa pagbaba ng dalas.

Upang mas malinaw na isipin ang dami ng mga katangian ng pagsipsip sa tubig ng dagat, tandaan namin na dahil sa epekto na ito, ang tunog na may dalas na 100 Hz ay ​​pinahina ng isang kadahilanan ng 10 sa isang landas na 10 libong km, at may dalas na 10 kHz. - sa layo na 10 km lamang (Larawan 2). Kaya, ang mga low-frequency na sound wave lamang ang maaaring gamitin para sa pangmatagalang komunikasyon sa ilalim ng dagat, para sa pangmatagalang pagtuklas ng mga hadlang sa ilalim ng tubig, at mga katulad nito.

Figure 2 - Mga distansya kung saan ang mga tunog ng iba't ibang frequency ay humihina ng 10 beses kapag nagpapalaganap sa tubig dagat.

Sa rehiyon ng mga naririnig na tunog para sa saklaw ng dalas na 20-2000 Hz, ang saklaw ng pagpapalaganap sa ilalim ng tubig ng mga tunog ng katamtamang intensity ay umabot sa 15-20 km, at sa rehiyon ng ultrasound - 3-5 km.

Batay sa mga halaga ng sound attenuation na sinusunod sa mga kondisyon ng laboratoryo sa maliit na dami ng tubig, inaasahan ng isa ang mas malaking saklaw. Gayunpaman, sa ilalim ng mga natural na kondisyon, bilang karagdagan sa pamamasa dahil sa mga katangian ng tubig mismo (ang tinatawag na viscous damping), ang pagkalat at pagsipsip nito sa pamamagitan ng iba't ibang inhomogeneities ng medium ay nakakaapekto rin.

Ang repraksyon ng tunog, o ang kurbada ng landas ng sound beam, ay sanhi ng heterogeneity ng mga katangian ng tubig, pangunahin sa kahabaan ng patayo, dahil sa tatlong pangunahing dahilan: mga pagbabago sa hydrostatic pressure na may lalim, mga pagbabago sa kaasinan, at pagbabago sa temperatura dahil sa hindi pantay na pag-init ng masa ng tubig sa pamamagitan ng sinag ng araw. Bilang resulta ng pinagsamang pagkilos ng mga sanhi na ito, ang bilis ng pagpapalaganap ng tunog, na humigit-kumulang 1450 m / s para sa sariwang tubig at humigit-kumulang 1500 m / s para sa tubig dagat, nagbabago nang may lalim, at ang batas ng pagbabago ay nakasalalay sa panahon. , oras ng araw, lalim ng reservoir, at ilang iba pang dahilan . Ang mga sound ray na umaalis sa pinagmulan sa ilang anggulo hanggang sa abot-tanaw ay nakabaluktot, at ang direksyon ng liko ay nakasalalay sa pamamahagi ng mga bilis ng tunog sa daluyan. Sa tag-araw, kapag ang mga itaas na layer ay mas mainit kaysa sa mga mas mababa, ang mga sinag ay yumuko at karamihan ay makikita mula sa ibaba, nawawala ang isang malaking bahagi ng kanilang enerhiya. Sa kabaligtaran, sa taglamig, kapag ang mas mababang mga layer ng tubig ay nagpapanatili ng kanilang temperatura, habang ang mga itaas na layer ay lumalamig, ang mga sinag ay yumuko paitaas at sumasailalim sa maraming mga pagmuni-muni mula sa ibabaw ng tubig, kung saan mas kaunting enerhiya ang nawawala. Samakatuwid, sa taglamig, ang distansya ng pagpapalaganap ng tunog ay mas malaki kaysa sa tag-araw. Dahil sa repraksyon, tinatawag na. mga dead zone, ibig sabihin, mga lugar na malapit sa pinanggalingan kung saan walang naririnig.

Ang pagkakaroon ng repraksyon, gayunpaman, ay maaaring humantong sa isang pagtaas sa hanay ng pagpapalaganap ng tunog - ang kababalaghan ng ultra-mahabang pagpapalaganap ng mga tunog sa ilalim ng tubig. Sa ilang lalim sa ibaba ng ibabaw ng tubig mayroong isang layer kung saan ang tunog ay nagpapalaganap sa pinakamababang bilis; sa itaas ng lalim na ito, ang bilis ng pagtaas ng tunog dahil sa pagtaas ng temperatura, at sa ibaba nito, dahil sa pagtaas ng hydrostatic pressure na may lalim. Ang layer na ito ay isang uri ng underwater sound channel. Ang isang sinag na lumihis mula sa axis ng channel pataas o pababa, dahil sa repraksyon, ay palaging may posibilidad na bumalik dito. Kung ang isang mapagkukunan ng tunog at receiver ay inilalagay sa layer na ito, kung gayon kahit na ang mga tunog ng katamtamang intensity (halimbawa, mga pagsabog ng maliliit na singil na 1-2 kg) ay maaaring maitala sa mga distansyang daan-daan at libu-libong kilometro. Ang isang makabuluhang pagtaas sa hanay ng pagpapalaganap ng tunog sa pagkakaroon ng isang channel ng tunog sa ilalim ng tubig ay maaaring maobserbahan kapag ang pinagmumulan ng tunog at receiver ay matatagpuan hindi kinakailangang malapit sa axis ng channel, ngunit, halimbawa, malapit sa ibabaw. Sa kasong ito, ang mga sinag, na nagre-refracte pababa, ay pumapasok sa malalim na mga layer, kung saan lumihis sila paitaas at lumabas muli sa ibabaw sa layo na ilang sampu-sampung kilometro mula sa pinagmulan. Dagdag pa, ang pattern ng pagpapalaganap ng mga sinag ay paulit-ulit, at bilang isang resulta, isang pagkakasunud-sunod ng tinatawag na. pangalawang iluminado zone, na karaniwang sinusubaybayan sa mga distansya ng ilang daang km.

Ang pagpapalaganap ng mga tunog na may mataas na dalas, sa partikular na mga ultrasound, kapag ang mga wavelength ay napakaliit, ay naiimpluwensyahan ng maliliit na inhomogeneities na karaniwang matatagpuan sa mga natural na reservoir: mga mikroorganismo, mga bula ng gas, atbp. Ang mga inhomogeneities na ito ay kumikilos sa dalawang paraan: sinisipsip at ikinakalat nila ang enerhiya ng mga sound wave. Bilang isang resulta, na may pagtaas sa dalas ng mga vibrations ng tunog, ang saklaw ng kanilang pagpapalaganap ay nabawasan. Ang epekto na ito ay lalong kapansin-pansin sa ibabaw na layer ng tubig, kung saan mayroong pinakamaraming inhomogeneities. Ang pagkakalat ng tunog sa pamamagitan ng mga inhomogeneities, pati na rin ng mga iregularidad sa ibabaw ng tubig at sa ilalim, ay nagiging sanhi ng hindi pangkaraniwang bagay ng underwater reverberation na sinamahan ng pagpapadala ng isang sound pulse: sound waves, na sumasalamin mula sa isang kumbinasyon ng inhomogeneities at merging, ay nagbibigay ng isang tightening ng ang pulso ng tunog, na nagpapatuloy pagkatapos nito, katulad ng pag-awit na sinusunod sa mga nakapaloob na espasyo. Ang underwater reverberation ay isang medyo makabuluhang interference para sa isang bilang ng mga praktikal na aplikasyon ng hydroacoustics, lalo na para sa sonar.

Ang mga limitasyon ng saklaw ng pagpapalaganap ng mga tunog sa ilalim ng dagat ay limitado rin ng tinatawag na. sariling mga ingay ng dagat, na may dalawang uri ng pinagmulan. Ang bahagi ng ingay ay nagmumula sa epekto ng mga alon sa ibabaw ng tubig, mula sa pag-surf, mula sa ingay ng mga gumugulong na pebbles, atbp. Ang ibang bahagi ay may kaugnayan sa marine fauna; kabilang dito ang mga tunog na ginawa ng mga isda at iba pang mga hayop sa dagat.

Ang tunog ay naglalakbay sa pamamagitan ng mga sound wave. Ang mga alon na ito ay dumadaan hindi lamang sa mga gas at likido, kundi pati na rin sa mga solido. Ang pagkilos ng anumang mga alon ay pangunahin sa paglipat ng enerhiya. Sa kaso ng tunog, ang transportasyon ay tumatagal ng anyo ng mga minutong paggalaw sa antas ng molekular.

Sa mga gas at likido, ang isang sound wave ay nagbabago ng mga molekula sa direksyon ng paggalaw nito, iyon ay, sa direksyon ng wavelength. Sa mga solido, ang mga tunog na panginginig ng boses ng mga molekula ay maaari ding mangyari sa direksyong patayo sa alon.

Ang mga sound wave ay kumakalat mula sa kanilang mga pinagmumulan sa lahat ng direksyon, tulad ng ipinapakita sa figure sa kanan, na nagpapakita ng isang metal na kampana na pana-panahong bumabangga sa dila nito. Ang mga mekanikal na banggaan na ito ay nagiging sanhi ng pag-vibrate ng kampana. Ang enerhiya ng mga panginginig ng boses ay ibinibigay sa mga molekula ng nakapaligid na hangin, at sila ay itinulak palayo sa kampana. Bilang resulta, tumataas ang presyon sa layer ng hangin na katabi ng kampana, na pagkatapos ay kumakalat sa mga alon sa lahat ng direksyon mula sa pinagmulan.

Ang bilis ng tunog ay hindi nakasalalay sa lakas ng tunog o tono. Lahat ng tunog mula sa radyo sa silid, malakas man o mahina, mataas o mababa, ay sabay-sabay na nakakarating sa nakikinig.

Ang bilis ng tunog ay depende sa uri ng daluyan kung saan ito nagpapalaganap at sa temperatura nito. Sa mga gas, ang mga sound wave ay naglalakbay nang mabagal dahil ang kanilang bihirang molekular na istraktura ay hindi gaanong tumututol sa compression. Sa mga likido, ang bilis ng tunog ay tumataas, at sa mga solido ito ay nagiging mas mabilis, tulad ng ipinapakita sa diagram sa ibaba sa metro bawat segundo (m/s).

landas ng alon

Ang mga sound wave ay nagpapalaganap sa hangin sa paraang katulad ng ipinapakita sa mga diagram sa kanan. Ang mga harap ng alon ay gumagalaw mula sa pinagmulan sa isang tiyak na distansya mula sa isa't isa, na tinutukoy ng dalas ng mga oscillations ng kampana. Ang dalas ng isang sound wave ay tinutukoy sa pamamagitan ng pagbibilang ng bilang ng mga wavefront na dumadaan sa isang naibigay na punto sa bawat yunit ng oras.

Lumalayo ang sound wave sa harap ng vibrating bell.

Sa pantay na pinainit na hangin, ang tunog ay naglalakbay sa isang pare-parehong bilis.

Ang pangalawang harap ay sumusunod sa una sa layo na katumbas ng haba ng daluyong.

Pinakamataas ang intensity ng tunog malapit sa pinagmulan.

Graphic na representasyon ng isang invisible wave

Tunog ng tunog ng kalaliman

Ang isang sinag ng mga sonar beam, na binubuo ng mga sound wave, ay madaling dumaan sa tubig ng karagatan. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng sonar ay batay sa katotohanan na ang mga sound wave ay tumalbog sa sahig ng karagatan; ang aparatong ito ay karaniwang ginagamit upang matukoy ang mga tampok ng kaluwagan sa ilalim ng tubig.

Mga nababanat na solido

Ang tunog ay nagpapalaganap sa isang kahoy na plato. Ang mga molekula ng karamihan sa mga solido ay nakagapos sa isang nababanat na spatial na sala-sala, na kung saan ay hindi maganda ang compress at sa parehong oras ay nagpapabilis sa pagpasa ng mga sound wave.