Արձագանք։ Ենթաձայն՝ նախագիծ

Ֆիզիկայից արդեն ուսումնասիրում ենք ձայները, ձայնային ալիքները։ Մենք որոշեցինք բաժանվել խմբերի և մեզանից յուրաքանչյուրը կվերցնի իր սիրելի թեման և կներկայացնի։ Ես և Թումասյան Հայկը, վերցրեցինք ենթաձայն, անդրաձայն։ Մեր նախագիծը դա է։ Մեզ շատ հետաքրքրեց արձագանք երևույթը, և մենք որոշեցինք ավելի խորը ուսումնասիրենք այն։

Առաձգական ալիքները, որոնք տարածվում են օդում, ինչպես նաև` հեղուկներում և պինդ մարմիններում, անտեսանելի են: Սակայն որոշակի պայմաններում դրանք կարելի է լսել:

Այն առաձգական ալիքները, որոնք կարող են մարդու մոտ լսողական զգացողություն առաջացնել, կոչվում են ձայնային ալիքներ կամ պարզապես ձայն:

Ենթաձայն և արձագանք

Ձայնային ալիքները բնութագրվում են 16 Հց-ից մինչև 20 կՀց հաճախությամբ: 

ν< 16 Հց հաճախության առաձգական ալիքը կոչվում է ենթաձայն (ինֆրաձայն), իսկ  ν> 20 կՀց հաճախություն ունեցողները` անդրաձայն (ուլտրաձայն) (տե՛ս նկար):

Ենթաձայն 

Մարդը ենթաձայն չի լսում: Չնայած դրան` այդ ալիքներն ընդունակ են մարդու վրա որոշակի ֆիզիոլոգիական ազդեցություն ունենալ: Այդ ազդեցությունը բացատրվում է ռեզոնանսով: Մեր մարմնի ներքին օրգանների սեփական հաճախությունները բավականին ցածր են. որովայնախոռոչինը և կրծքավանդակինը` 5-8 Հց, գլխինը` 20-30 Հց: Ռեզոնանսային հաճախության միջին արժեքն ամբողջ մարմնի համար կազմում է 6 Հց: Նույն կարգի հաճախություններ ունենալով` ենթաձայնային ալիքները ստիպում են մեր օրգաններին թրթռալ և շատ մեծ ինտենսիվության դեպքում կարող են ներքին արյունազեղումներ առաջացնել:

Հատուկ փորձերը ցույց են տվել, որ մարդկանց վրա բավականաչափ ինտենսիվ ենթաձայնը կարող է հանգեցնել հոգեկան հավասարակշռության զգացողության կորստի, սրտխառնոցի, ակնախնձորի ակամա պտույտների և այլն: Օրինակ` 4-8 Հց հաճախության դեպքում մարդը ներքին օրգանների տեղաշարժի զգացողություն է ունենում, իսկ 12 Հց-ի դեպքում ծովային հիվանդության նոպա է սկսվում:

Մարդու օրգանիզմի վրա ցածր հաճախություն ունեցող ձայների ռեզոնանսային ազդեցությամբ է բացատրվում նաև ժամանակակից ռոք երաժշտության գրգռիչ ներգործությունը, որը հագեցած է թմբուկների, բաս-կիթառների և այլնի բազմապատիկ ուժեղացված ցածր հաճախություններով:Որոշ կենդանիներ կարողանում են լսել ենթաձայնը: Օրինակ` մեդուզաները վստահորեն ընկալում են 8−13 Հց հաճախությամբ ենթաձայնային ալիքները, որոնք առաջանում են փոթորկի ժամանակ` ծովի ալիքների կատարների հետ օդի հոսանքների փոխազդեցության արդյունքում: Հասնելով մեդուզաներին` այդ ալիքները նախապես (15 ժամ առաջ) «նախազգուշացնում են» նրանց փոթորկի մոտենալու մասին:

Ենթաձայնի աղբյուր կարող են լինել ամպրոպի պարպումը, թնդանոթի կրակոցը, հրաբխի ժայթքումը, ատոմային ռումբի պայթյունը, երկրաշարժը, ռեակտիվ ինքնաթիռի աշխատող շարժիչը, ծովի ալիքների կատարները շրջանցող քամին և այլն:

Ենթաձայնային ալիքը տարբեր միջավայրերում ունի փոքր կլանում, ինչի շնորհիվ այն կարողանում է տարածվել շատ մեծ հեռավորությունների վրա:

Սա հնարավորություն է տալիս որոշելու հզոր պայթյունի վայրը, կրակող թնդանոթի տեղը, հսկողություն սահմանել ստորգետնյա միջուկային պայթյունների նկատմամբ, կանխատեսել ցունամին և այլն:

Ձայնային ալիքը, հանդիպելով արգելքի (օրինակ՝ շենքի, բլրի, անտառի և այլն), անդրադառնում է, եթե արգել­քի չափերը զգալիորեն գերազանցում են ձայնային ալիքի երկարությունը։ Մեզ հետաքրքրում է այն դեպքը, երբ անդ­րադարձած ձայնը, հասնելով մեր ականջին, ընկալվում է որպես առանձին ձայն։ Այդ ձայնը կոչվում է արձագանք։

Բայց մի՞շտ է արդյոք անդրադարձած ձայնը լսվում որպես արձագանք։

Հայտնի է, որ մարդու ականջը, թմբկաթաղանթի վրա ձայնի ազդեցությունը դադարելուց հետո, ձայնի զգացողությունը պահպանում է 0,06 վ։ Ուստի, որպեսզի կարողանանք լսել մեր ձայնի արձագանքը, անհրաժեշտ է, որ այն ժամանակը, որը ծախսում է ձայնային ալիքը մինչև արգելքը գնալու և վերադառնալու համար, գերազանցի 0,06 վ-ը։ Իսկ դա հնարավոր է, եթե արգելքը բավականին հեռու է։ Եթե շրջապատում կա մեկ անդրադարձող մակերևույթ, որը նաև ուղղահայաց է ձայնի տարածման ուղղությանը, ապա ձայնային ալիքը մեկ անդրադարձումից կհասնի մեզ։ Մի քանի անդրադարձող մակերևույթների առկայությամբ /օրինակ՝ լեռներում/ հնարավոր է ձայնի բազմակի անդրադարձում, հետևաբար՝ նաև բազմակի արձագանք։

Արձագանքի երևույթն օգտագործում են ձայնի աղբյուրի և արգելքի միջև l հեռավորությունը որոշելու համար։ Ենթադրենք՝ արձագանքը աղբյուրին է հասնում մեկ անդրադարձումից հետո։ Ձայնի արձակման պահից մինչև արձագանքը գրանցելու պահն ընկած t ժամանակամիջոցում ձայնային ալիքի անցած ճանապարհը 2l է, ուստի։

t=2l/v, որտեղ v-ն ձայնի արագությունն է օդում։

Մարդու զարգացման ընթացքը հանգեցրել է այն բանին, որ նրա համար լսելի են դարձել 16Հց–ից մինչև 20000Հց հաճախությամբ տատանումները։ Ըստ երևույթին դրանք հենց այն տատանումներն են, որոնք անհրաժեշտ են մար­դուն նրա ամենօրյա կյանքում։ Բնությունը կարծես հոգ է տա­րել մարդու մասին՝ նրա լսողական ապարատն ազատելով ավելորդ ծանրաբեռնվածությունից։ 16Հց–ից ցածր և 20000 Հց-ից բարձր հաճախությամբ բնութագրվող մեխանի­կական ալիքները մեր ականջը չի ընկալում։

Այն մեխանիկական ալիքները, որոնց հաճախությունը 16Հց–ից փոքր է, անվանում են ենթաձայնային ալիքներ կամ պարզապես ենթաձայն։ Ենթաձայնային տատանումները ծագում են ամենատարբեր պայմաններում՝ քամու պոռթկ­ման, տրանսպորտի երթևեկի ժամանակ, մարդու և կենդա­նիների շարժման ընթացքում, դուռը բացելիս ու փակելիս և այլն։ Մեծ ուժգնության ենթաձայն է ծագում ծովային նա­վերի շարժիչների աշխատանքի ժամանակ (13 Հց), պողպա­տահալ վառարանների մոտակայքում (6Հց), մեծ արագու­թյամբ շարժվող ավտոմեքենաներում։ Ծովային ալիքներն առաջացնում են օդի ճնշման տատանումներ՝ շուրջ 0,5 Հց հաճախությամբ։ 0,1։0,5Հց հաճախությամբ հզոր ենթա­ձայնային ալիքներն ուղեկցում են բնության արհավիրքնե­րին՝ հրաբուխների ժայթքումներին, երկրաշարժերին, փոթո­րիկներին, պտտահողմերին և այլն։

Պարզվում է, որ կենդանիներին ու թռչունները սպասվող փոթորիկը կամ երկրաշարժը զգում են ենթաձայնի միջոցով։

Ձկնորսները, ծովափնյա շրջանների բնակիչները վաղուց ի վեր նկատել են, որ ծովային շատ կենդանիներ և թռչուններ նախօրոք զգում են մոտալուտ փոթորիկը։ Դել­ֆիններն, օրինակ, լողալով անցնում են ժայռերի հետևը, կե­տերը հեռանում են դեպի բաց ծով։ Մեդուզաները փոթորկից առաջ շտապում են հեռանալ ափերից և խորասուզվել։ Ճապոնիայում նույնիսկ տանը՝ ակվարիումներում պահում են ձկնիկներ, որոնք ծովամրրիկից կամ երկրաշարժից առաջ սկսում են անհանգիստ շարժումներ անել։

Մեդուզան, օրինակ, ընդունակ է որսալու 8:13 Հց հաճախության ենթաձայնային ալիքներ։ Այդ ալիքները, որոնք լավ տարածվում են ջրում, 10:15 ժամ առաջ նրանց տեղեկացնում են սպասվող արհավիրքի մասին։

Իմ պատրաստած տեսանյութը՝