Контрольная работа: по Естествознанию 4

Звук в широком смысле – упругие волны, продольно распространяющиеся в среде и создающие в ней механические колебания.

В узком смысле – субъективное восприятие этих колебаний специальными органами чувств животных или человека.

Важной характеристикой звука является его спектр, получаемый в результате разложения звука на простые гармонические колебания. Спектр бывает сплошной, когда энергия звуковых колебаний непрерывно распределена в более или менее широкой области частот, и линейчатый, когда имеется совокупность дискретных (прерывных) частотных составляющих. Звук со сплошным спектром воспринимается как шум. Например, шелест деревьев под ветром. Линейчатым спектром с кратными частотами обладают музыкальные звуки. Основная частота определяет при этом воспринимаемую на слух высоту звука, а набор гармонических составляющих – тембр звука. Энергетической характеристикой звуковых колебаний является интенсивность звука – энергия, переносимая звуковой волной через единицу поверхности, перпендикулярную направлению распространения волны, в единицу времени. Интенсивность звука зависит от амплитуды звукового давления, а также от свойств самой среды и от формы волны.

Субъективной характеристикой звука является его громкость, зависящая от частоты.

Наибольшей чувствительностью человеческое ухо обладает в области частот 1-5 кГц, в этой области порог слышимости, то есть интенсивность самых слабых слышимых звуков, по порядку величины равно 10^-12 вм/м² , а соответствующее звуковое давление – 10^-5 н/м² . Верхняя по интенсивности граница области воспринимаемых человеческим ухом звук характеризуется порогом болевого ощущения, слабо зависящим от частоты в слышимом диапазоне и равным примерно 1 вм/м² .

Рассмотрим, что такое инфразвук и ультразвук.

Считается, что человек слышит звуки в диапазоне частот от 16 Гц до 20 кГц.

Звук ниже диапазона слышимости человека называют инфразвуком, выше до 1ГГц – ультразвуком.

Инфразвук – упругие волны низкой частоты. Обычно за верхнюю границу инфразвуковой области принимают частоты 16-25 Гц. Нижняя граница инфразвукового диапазона неопределенна. Например, перед штормом усиливающийся ветер срывает гребни волн и захлестывает их. Каждое такое захлопывание воды на гребне волны порождает акустический удар, создаются инфразвуковые колебания. Также источником инфразвуковых колебаний являются гром, взрывы, орудийные выстрелы.

Инфразвук может распространяться на очень далекие расстояния в воздухе, воде и в земной коре. Так, например, распространение инфразвука на большие расстояния в море дает возможность предсказания цунами.

Ультразвук – упругие колебания и волны с частотами от 16-20 кГц до 1ГГц. Область частот ультразвука можно подразделить на три подобласти: ультразвук низких частот (1,6 ·10⁴ -10⁵ Гц), ультразвук средних частот (10⁵ -10⁷ Гц) и область высоких частот (10⁷ -10⁹ Гц).

Целый ряд животных способен воспринимать и излучать частоты упругих волн значительно выше 20 кГц.

Так, птицы болезненно реагируют на ультразвуковые частоты более 25 кГц, что используют, например, для отпугивания чаек от водоемов с питьевой водой.

Летучие мыши, имея совсем слабое зрение, или вовсе не имея его, ориентируются в полете и ловят добычу методом ультразвуковой локации. Они излучают своим голосовым аппаратом ультразвуковые импульсы с частотой повторения несколько Гц и несущей частотой 50-60 кГц.

Дельфины излучают и воспринимают ультразвук до частот 170 кГц.

8. Что такое эмпирические и теоретические горизонты человечества. Радиус Вселенной. Доступный наблюдательной астрономической технике.

К эмпирическому уровню познания относятся приемы, методы и формы познания, связанные с непосредственным отражением объекта, материально-чувственным взаимодействием с ним человека. На этом уровне происходят накопление, фиксация, группировка и обобщение исходного материала для построения опосредованного теоретического знания.

К эмпирическому уровню относят такие методы, как наблюдение, различные формы экспериментирования, предметное моделирование, описание полученных результатов, измерение и др.

Теоретический уровень познания характеризуется преобладанием понятий, теорий, законов. На основе теоретического объяснения осуществляется научное предвидение будущего.

Различие эмпирических и теоретических уровней познания касается форм знаний и способов их получения. Эмпирический уровень – это факты. Теоретический – логическая взаимосвязь высказываний, на основе которой можно объяснить и предсказать факты.

При всем своем различии эти два уровня взаимосвязаны, граница между ними условна. Эмпирическое исследование, выявляя с помощью наблюдений и экспериментов новые данные, стимулирует теоретическое познание, ставит перед ним новые, более сложные задачи. С другой стороны теоретическое познание, развивая и конкретизируя на базе эмпирии новое собственное содержание, открывает новые, более широкие горизонты для эмпирического познания, ориентирует и направляет его в поисках новых фактов, способствует совершенствованию его методов.

В космологии теория играет особую роль и одновременно является предметом жестких споров.

Когда исследуется природа звезд, мы судим о температуре на поверхности светила, его размерах, других характеристик не путем прямого наблюдения в силу не наблюдаемости данных свойств, а путем теоретических исследований, путем других уже имеющихся данных, чаще всего в виде различных концепций, с помощью которых и рассчитывают данные параметры.

В космологии эмпирически нельзя проверить те результаты, которые были получены в ходе теоретического поиска, так как возможность их опытной проверки представится через сотни миллиардов лет.

Хотя гипотетически нереально охватить всю Вселенную не только эмпирически, но даже и теоретически, поскольку мы не знаем ее истинных размеров.

Радиус Вселенной. Доступный наблюдательной астрономической технике.

Поскольку любой сигнал, несущий информацию, не может передаваться со скорость большей скорости света (300000 км/с), конечный возраст Вселенной (14-16 млрд.св. лет) позволяет говорить и о размере Вселенной как о размере области, из которой информация может дойти до наблюдателя за время, прошедшее с момента начала расширения.

Никакое совершенствование техники не позволит заглянуть дальше. Мы не можем увидеть более далекие галактики: какими бы телескопами мы не пользовались, свет от галактик за горизонтом просто не успел дойти до нас. Это предельное расстояние, до которого в принципе могут «дотянуться наблюдатели». В честь Эдвина Хаббла его назвали хаббловским радиусом. В настоящее время он равен 6000 Мпк. Понятие радиуса Вселенной достаточно условно: реальная вселенная безгранична и она нигде не кончается. Горизонт любого наблюдателя раздвигается со скоростью света.

Горизонт видимости во Вселенной – сфера с радиусом, равным расстоянию, которое свет прошел за время существования Вселенной. Это граница, отделяющая область пространства, которую в данный момент может видеть наблюдатель, от области, которая для него пока принципиально ненаблюдаемая, которая получила название космологического горизонта (горизонта частиц).