Белорусский государственный университет транспорта — БелГУТ (БИИЖТ)

Как поступить в БелГУТ

Как получить место

в общежитии БелГУТа

Как поступить иностранному гражданину

События

Все события

Пн	Вт	Ср	Чт	Пт	Сб	Вс
	1	2	3	4	5 Дата : 2022-11-05	6 Дата : 2022-11-06
7	8	9	10	11	12 Дата : 2022-11-12	13
14	15	16	17	18	19 Дата : 2022-11-19	20
21	22	23	24	25	26 Дата : 2022-11-26	27
28	29	30

Все анонсы

• Конференция «Молодежь. Образование. Общество»…
• Региональный научно-исторический семинар «Гомельщи…
• 12 ноября — ДЕНЬ ОТКРЫТЫХ ДВЕРЕЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКО…
• Онлайн турнир по Dota 2
• Билеты на фестиваль по бальным танцам «GOMEL OPEN»…
• I международная научно-техническая конференция сту…
• 29 октября — ДЕНЬ ОТКРЫТЫХ ДВЕРЕЙ ФАКУЛЬТЕТА ПГС…
• Вакцинация от гриппа
• 1 тур серии игр «ЧТО? ГДЕ? КОГДА?» среди студентов…
• Открытая лекция Евдокимовича Владислава Евгеньевич…

Анонсы

Университет

Абитуриентам

Студентам

Конференции

Приглашения

Конференция «Молодежь. Образование. Общество»…

Региональный научно-исторический семинар «Гомельщи…

12 ноября — ДЕНЬ ОТКРЫТЫХ ДВЕРЕЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКО…

Онлайн турнир по Dota 2

Новости

Университет

Международные связи

Спорт

Воспитательная работа

Жизнь студентов

Новости подразделений



• Университет

Новый номер газеты «Вести БелГУТа»
03 ноября 2022

• Спорт

Победы наших футболистов!
03 ноября 2022

• Университет

Обсуждение законопроекта о Всебелорусском народном собрании подходит к. ..
02 ноября 2022

• Университет

Поздравляем с присвоением ученого звания доцента…
02 ноября 2022

• Студенческая жизнь

Активисты БРСМ БелГУТа на встрече с Валентином Ивановичем Чепеловым…
02 ноября 2022

• Университет

Экскурсия для будущих архитекторов
02 ноября 2022

• Университет

Визит в Узбекистан заведующего кафедрой «Техническая физика и теоретич…

02 ноября 2022

• Воспитательная работа

«Молодежь — за урожай». На повестке дня – морковь…
02 ноября 2022

• Воспитательная работа

Студсовет обсуждает тему «Уголовная ответственность среди несовершенно. ..
01 ноября 2022

Другие новости

• О профилактике ВИЧ-инфекции среди иностранных студентов …
• Студенты механического факультета помогают КСУП «Брилево»…
• Чистый город – наше общее дело!
• Командный чемпионат по программированию среди учреждений высшего обра…
• День открытых дверей факультета ПГС
• Встречаем участников акции «Символ единства — 2022″…
• Лига дебатов в БелГУТе
• Поздравляем с присвоением ученой степени кандидата технических наук! …
• Научный семинар оппонирующей организации…
• IV Отчетно-выборная конференция первичной организации РГОО «Белорусск…
• Спасибо, Доноры!

КУДА ПОСТУПАТЬ

Все факультеты

БелГУТ на Доске почета

Достижения университета

Предложения

Все предложения

Видеотека

Все видео

Фотогалерея

Все фото

Система для высокочувствительного взвешивания — патент

Реферат (описание изобретения):

Изобретение относится к области весоизмерительной техники и направлено на повышение чувствительности и точности взвешивания, что обеспечивается за счет того, что система для высокочувствительного взвешивания включает кантилевер, источник света, расположенный на подвижной части кантилевера, и позиционно чувствительное устройство для регистрации светового излучения, идущего от источника света.

При этом согласно изобретению система дополнительно содержит внешний источник энергии, а в качестве источника света система содержит метку, способную излучать в световом диапазоне в результате воздействия внешнего источника энергии. 1 ил. Изобретение относится к области систем, позволяющих проводить высокочувствительное взвешивание (диапазон измерений 10 -6 -10 -21 г), принцип действия которых основан на определении присоединенной массы по изменению резонансной частоты колебаний кантилевера. Такие системы могут быть использованы для качественного и количественного изучения сорбции атомов или молекул, для определения химических соединений и биологических объектов, способных специфически связываться с рецепторами, иммобилизованными на поверхности кантилевера, в том числе биологических материалов: комплементарных молекул нуклеиновых кислот, клеток и клеточных рецепторов. Известна система для высокочувствительного взвешивания, состоящая из кантилевера с отражательной поверхностью, источника света и фотодетектора, регистрирующего падающий на него свет, отраженный от кантилевера (Патент США US 2008/0136291 A1, 2008). Известна система для высокочувствительного взвешивания, состоящая из кантилевера, представляющего собой гибкое основание с отражательной поверхностью, источника света и фотодетектора, регистрирующего падающий на него свет, отраженный от кантилевера (Патент США US 2002/0092340 A1, 2002). Наиболее близкой к заявляемой является известная система для высокочувствительного взвешивания, состоящая из кантилевера, источника света (SEL-лазера — лазер с поверхностным излучением), расположенного на подвижной части кантилевера, и позиционно чувствительного устройства для регистрации светового излучения, идущего от источника света (Патент США 5982009, 1999, см. описание столбец 8, строка 15 и Фиг.6) — прототип. Недостатком известного технического решения является относительно невысокая чувствительность системы, обусловленная ограничениями геометрических размеров кантилевера, вызванными конечными размерами SEL-лазера, расположенного на подвижной части кантилевера. Недостатком также является низкая точность измерений, обусловленная неизбежной побочной интерференционной картиной, образованной на устройстве для регистрации светового излучения из-за побочного рассеяния лазерного излучения, идущего от источника света, на окружающих объектах. Задачей изобретения является создание системы для высокочувствительного взвешивания, лишенной вышеуказанных недостатков. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности системы и точности взвешиваний. Предварительно были проведены эксперименты, в результате которых было установлено, что указанный технический результат достигается только тогда, когда в известной системе для высокочувствительного взвешивания, состоящей из кантилевера, источника света, расположенного на подвижной части кантилевера, и позиционно чувствительного устройства для регистрации светового излучения, идущего от источника света, система дополнительно содержит внешний источник энергии, а в качестве источника света система содержит метку, способную излучать в световом диапазоне в результате воздействия внешнего источника энергии. В предлагаемом техническом решении кантилевер может быть выполнен из различных материалов, например из металла, из кремния, из пластика и т.

д. Кантилевер может быть выполнен в виде разных геометрических фигур, например, таких как параллелепипед, цилиндр, трубка и т.д. Размеры кантилевера могут варьироваться в широких пределах от макро- до наноразмеров. В предлагаемом изобретении кантилевер обязательно должен быть закреплен в системе так, что одна из его частей должна быть подвижной, т.е. способной совершать колебательные движения. В предлагаемом изобретении в качестве источника света система содержит нанесенную на подвижную часть кантилевера метку, способную излучать в световом диапазоне в результате воздействия внешнего источника энергии. В качестве такой метки система может содержать, например, квантовую точку, флуоресцентный белок, люминесцирующие соединения лантаноидов, сульфид цинка и т.д. Размеры метки могут варьироваться в широких пределах в зависимости решаемой задачи, размеров и формы кантилевера. В зависимости от решаемой задачи и типа используемой метки она в результате воздействия на нее внешнего источника энергии способна излучать в различных световых диапазонах (ультрафиолетовое, и/или видимое, и/или инфракрасное излучение). При воздействии внешнего светового источника энергии метка может излучать в диапазоне, отличном от диапазона излучения источника. В зависимости от типа используемой метки система может содержать различные источники энергии, например ультрафиолетовую лампу, азотный лазер (ЛГИ-505), лампу накаливания «Narva-100», источники рентгеновского излучения, источники альфа-, бета-, гамма-излучения, энергию химической реакции и т.д. Источник энергии должен иметь возможность для передачи энергии к метке. В предлагаемом изобретении устройство для регистрации светового излучения, идущего от метки, обязательно должно быть позиционно чувствительным, чтобы определять изменение положения метки и быть способным регистрировать диапазон излучения, идущего от метки. В качестве такого устройства система может содержать, например, оптический микроскоп, многосекционный фотодиод либо несколько фотодиодов, ПЗС камеру, детектор положения луча непрерывного типа и т.д. Каждый из этих приборов может быть различных марок. Устройство для регистрации светового излучения может состоять как из одного, так и нескольких регистрирующих элементов. Устройства для регистрации светового излучения, не обладающие позиционной чувствительностью, не могут быть использованы в предлагаемом изобретении. Устройство для регистрации светового излучения всегда должно быть расположено так, чтобы на него попадало световое излучение от метки, расположенной на кантилевере. Устройство регистрации светового излучения позволяет определять характер движения и колебаний метки, расположенной на подвижной части кантилевера. Путем компьютерной обработки определяют частоту колебаний метки, которая соответствует резонансной частоте колебаний кантилевера. Таким образом, определяют резонансную частоту колебаний кантилевера до и после помещения на него взвешиваемого объекта. Колебания кантилевера можно аппроксимировать моделью физического маятника, по резонансной частоте которого можно определить его массу. Аналогичным образом определяют массу кантилевера до и после помещения на него взвешиваемого объекта. Масса взвешиваемого объекта равна разности вышеуказанных значений масс. Преимущества предлагаемой системы иллюстрируют следующие примеры. Пример 1. В опыте используют систему для высокочувствительного взвешивания, схематически изображенную на чертеже. Система содержит кантилевер 1, представляющий собой многослойную нанотрубку, закрепленную с одного конца (диаметр нанотрубки 60 нм, длина 2 мкм). Система также содержит метку 2, расположенную на подвижном конце нанотрубки, в качестве которой использован зеленый флуоресцентный белок, способный излучать в зеленом диапазоне с пиком флуоресценции на 498 нм под воздействием ультрафиолетового света, идущего от внешнего источника энергии 3, в качестве которого система содержит ультрафиолетовую лампу, расположенную над флуоресцентной меткой. Система также содержит позиционно чувствительное устройство 4, в качестве которого использована CCD-камера марки Gated ICCD Camera (С7972-11) производства Hamamatsu (Япония), соединенная с персональным компьютером, обеспечивающим обработку данных эксперимента и не показанном на чертеже. CCD-камера расположена на оси симметрии многослойной нанотрубки и направлена регистрирующим элементом по направлению к нанотрубке. Система является настроенной и готова к проведению эксперимента. В ходе эксперимента изучают сорбцию газообразного 1,1-дифторэтана на поверхности полиметилметакрилата. Поверхность нанотрубки за исключением той области, на которой расположена метка, покрывают пленкой полиметилметакрилата толщиной 10 нанометров, затем производят определение резонансной частоты нанотрубки, покрытой полиметилметакрилатом. После чего многослойную нанотрубку подвергают воздействию газа 1,1-дифторэтана, в результате уменьшается резонансная частота нанотрубки. По изменению резонансной частоты нанотрубки определяют массу адсорбированного 1,1-дифторэтана. Чувствительность системы составляет 10 -21 г. Точность взвешивания равна 12%. Пример 2. Опыт проводят аналогично примеру 1, однако в качестве кантилевера система содержит кремниевую пластину (длина пластины 10 мкм, ширина пластины 2 мкм, толщина 1 мкм), покрытую слоем золота, в качестве метки система содержит квантовую точку CdSe/ZnS (шар с диаметром 350 нм) с пиком излучения на 772 нм, в качестве внешнего источника энергии система содержит лазер марки ЛГИ-505 производства ОАО «ПЛАЗМА» (РФ) с длиной волны излучения 337,1 нм, а в качестве позиционно чувствительного устройства для регистрации светового излучения система содержит высокоскоростную видеосистему Fastcam SA5 производства Photron USA, Inc (США). В ходе эксперимента определяют адсорбированную массу паров меди, осевших на пленке золота, покрывающей поверхность кантилевера. Чувствительность системы составляет 10 -20 г. Точность взвешивания равна 11%. Пример 3. Опыт проводят аналогично примеру 1, однако в качестве кантилевера система содержит углеродный цилиндр (диаметр цилиндра 500 нм, длина цилиндра 5 мкм), на поверхность которого вблизи подвижного конца напылен слой сульфида цинка, который выступает в качестве источника света за счет своей способности к радиолюминесценции под воздействием внешнего источника энергии, в качестве которого система содержит источник бетта-излучения на основе трития, а в качестве позиционно чувствительного устройства для регистрации светового излучения система содержит КМОП-камеру марки Phantom v12.1 производства AMETEK Company (США). Кроме того, устройство для регистрации светового излучения расположено перпендикулярно к оси симметрии углеродного цилиндра и направлено детектирующим элементом к метке. В ходе эксперимента определяют массу паров золота, осевших на поверхности кантилевера. Чувствительность системы составляет 10 -20 г. Точность взвешивания равна 10%. Пример 4 (контрольный, по прототипу). Опыт проводят аналогично примеру 2, однако в качестве источника света система содержит SEL-лазер производства Optowell Co., Ltd с длиной волны излучения 670 нм, закрепленный на подвижном конце кантилевера, в качестве которого система содержит прямоугольную кремниевую пластину (длина пластины 100 мкм, ширина пластины 30 мкм, толщина 4 мкм). Чувствительность системы составляет 10 -13 г. Точность взвешивания равна 20%. Таким образом, из приведенных примеров видно, что предложенная система для высокочувствительного взвешивания действительно имеет на 7 порядков более высокую чувствительность и позволяет повысить точность взвешивания с 20% (прототип) до 10-12%. Формула изобретения Система для высокочувствительного взвешивания, состоящая из кантилевера, источника света, расположенного на подвижной части кантилевера, и позиционно чувствительного устройства для регистрации светового излучения, идущего от источника света, отличающаяся тем, что система дополнительно содержит внешний источник энергии, а в качестве источника света система содержит метку, способную излучать в световом диапазоне в результате воздействия внешнего источника энергии.

Перенос энергии и амплитуда волны

Как упоминалось ранее, волна представляет собой явление переноса энергии, которое переносит энергию вдоль среды без переноса вещества. Импульс или волна вводится в слинки, когда человек держит первую катушку и совершает возвратно-поступательное движение. Это создает возмущение в среде; это возмущение впоследствии распространяется от катушки к катушке, перенося энергию по мере движения. Энергия передается среде человеком, когда он работает над первой катушкой, чтобы придать ей кинетическую энергию. Эта энергия передается от катушки к катушке, пока не достигнет конца обтекателя. Если бы вы держали противоположный конец обтягивающего шнурка, вы бы почувствовали энергию, когда она достигает вашего конца. На самом деле, высокоэнергетический импульс, вероятно, проделал бы довольно заметную работу с вашей рукой, достигнув конца среды; последний виток среды сместит вашу руку в том же направлении движения витка. По тем же причинам морская волна высокой энергии может нанести значительный ущерб скалам и пирсам вдоль береговой линии, когда она разбивается о них.

Как переносимая энергия связана с амплитудой?

Количество энергии, переносимой волной, связано с амплитудой волны. Волна высокой энергии характеризуется большой амплитудой; низкоэнергетическая волна характеризуется малой амплитудой. Как обсуждалось ранее в Уроке 2, амплитуда волны относится к максимальному смещению частицы в среде от ее положения покоя. Логика, лежащая в основе соотношения энергии и амплитуды, следующая: если слинки растянуты в горизонтальном направлении и в слинки введен поперечный импульс, первой катушке придается начальная величина смещения. Смещение происходит из-за силы, приложенной человеком к катушке, чтобы сместить ее на заданную величину из состояния покоя. Чем больше энергии человек вкладывает в импульс, тем больше работы он совершит на первом витке. Чем больше работа совершается над первой катушкой, тем больше ей передается перемещение. Чем больше смещение придается первой катушке, тем больше у нее будет амплитуда. Итак, в конце концов, амплитуда поперечного импульса связана с энергией, которую этот импульс переносит через среду. Вложение большого количества энергии в поперечный импульс не повлияет на длину волны, частоту или скорость импульса. Энергия, сообщаемая импульсу, влияет только на амплитуду этого импульса.

Рассмотрим два одинаковых слинка, в которые вводится импульс. Если в каждую пружинку ввести одинаковое количество энергии, то каждый импульс будет иметь одинаковую амплитуду. Но что, если слинки разные? Что, если один из цинка, а другой из меди? Будут ли амплитуды теперь одинаковыми или разными? Если импульс вводится в два разных slinky путем передачи одинакового количества энергии, то амплитуды импульсов не обязательно будут одинаковыми. В такой ситуации фактическая амплитуда импульса зависит от двух типов факторов: фактора инерции и фактора упругости. Два разных материала имеют разную плотность. Передача энергии первому витку обтекателя осуществляется приложением силы к этому витку. Более массивные слинки обладают большей инерцией и, следовательно, имеют тенденцию сопротивляться силе; это повышенное сопротивление большей массы имеет тенденцию вызывать уменьшение амплитуды импульса. Различные материалы также имеют разную степень эластичности. Более эластичная среда позволит пройти через нее импульсу большей амплитуды; та же сила вызывает большую амплитуду.

Математическая связь энергии и амплитуды

Энергия, переносимая волной, прямо пропорциональна квадрату амплитуды волны. Это соотношение энергии и амплитуды иногда выражается следующим образом.

Это означает, что удвоение амплитуды волны указывает на учетверение энергии, переносимой волной. Утроение амплитуды волны свидетельствует о девятикратном увеличении количества энергии, переносимой волной. А четырехкратное увеличение амплитуды волны свидетельствует о 16-кратном увеличении количества энергии, переносимой волной. Таблица справа дополнительно выражает это соотношение энергии и амплитуды. Обратите внимание, что всякий раз, когда амплитуда увеличивается на заданный коэффициент, значение энергии увеличивается на тот же коэффициент в квадрате. Например, изменение амплитуды с 1 ед. до 2 ед. представляет собой увеличение амплитуды в 2 раза и сопровождается 4-кратным (2 ² ) увеличение энергии; таким образом 2 единицы энергии становятся в 4 раза больше — 8 единиц. Другой пример: изменение амплитуды от 1 единицы до 4 единиц представляет собой увеличение амплитуды в 4 раза и сопровождается увеличением энергии в 16 раз (4 ² ); таким образом, 2 единицы энергии становятся в 16 раз больше — 32 единицы.

 

 

Расследуй!

Землетрясения и другие геологические нарушения иногда приводят к образованию сейсмических волн. Сейсмические волны — это волны энергии, которые переносятся через землю и по ее поверхности. Землетрясениям присваивается оценка по шкале Рихтера, которая показывает, насколько сильным было землетрясение. Используйте Earthquake Energy виджет ниже, чтобы исследовать взаимосвязь между магнитудой по шкале Рихтера и количеством энергии, передаваемой сейсмическими волнами.

Проверьте свое понимание

1. Мак и Тош стоят на расстоянии 8 метров друг от друга и демонстрируют движение поперечной волны на змейке. Волну можно описать как имеющую расстояние по вертикали от ложбины до гребня 32 см, частоту 2,4 Гц и расстояние по горизонтали 48 см от гребня до ближайшей ложбины. Определить амплитуду, период и длину волны такой волны.

 

 

2. Морская волна имеет амплитуду 2,5 м. Погодные условия внезапно меняются так, что волна имеет амплитуду 5,0 м. Количество энергии, переносимой волной, равно __________.

а. вдвое

б. удвоенный

в. вчетверо

д. остается прежним

 

3. Две волны проходят через сосуд с инертным газом. Волна А имеет амплитуду 0,1 см. Волна В имеет амплитуду 0,2 см. Энергия, переносимая волной B, должна быть __________ энергии, переносимой волной A.

а. одна четвертая

б. половина

в. в два раза больше, чем

д. в четыре раза больше, чем

 

 

Следующий раздел:

Перейти к следующему уроку:

Все, что вам нужно знать

Можем ли мы использовать звуковую энергию для преобразования шума в формы энергии? Звучит безумно, но мы постоянно открываем для себя разные виды энергии, особенно когда речь идет о возобновляемых источниках энергии, а звуковая энергия — это просто еще один вид.

Во всем мире трудно найти место, где шум не является частью ландшафта. От шума машин до звука музыкальных инструментов люди производят много шума. Существует множество различных типов звука, от слышимых до неслышимых.

Источники звука могут быть приятными или неприятными для человеческого уха в зависимости от громкости, различной высоты тона, типа звука, источника звука и интенсивности звука. Несмотря на это, звуковая энергия распространяется, и в зависимости от источника звука и интенсивности звук иногда можно считать загрязняющим веществом.

Так что же такое звуковая энергия? Звуковая энергия превращает звук в электричество. Хотя наука о преобразовании звуковой энергии в электричество все еще только развивается, это уже сделано. Например, микрофоны и динамики являются примерами преобразования звука в электрическую энергию.

На самом деле, группа юных старшеклассников придумала, как производить достаточно электричества с помощью звуковой энергии, чтобы зажечь лампочку. По общему признанию, это долгий путь от производства достаточного количества электроэнергии для питания дома или всего города. Но это только начало, и наука, стоящая за ним, развивается. Давайте узнаем больше об интригующем мире звука, включая примеры звуковой энергии.

Как мы слышим звуковые волны?

Механика слуха демонстрирует некоторые механизмы звуковой энергии.

Когда мы слышим звук, мы чувствуем, как звуковые волны направляются в слуховой проход и двигают барабанную перепонку, подобно тому, как барабанная пластина вибрирует при ударе. Разные звуки создают разные вибрации, влияющие на движение барабанной перепонки.

Вибрации передаются от барабанной перепонки через слуховые косточки к улитке (орган, заполненный жидкостью), вызывая поверхностные волны, ударяющие по волосковым клеткам. В зависимости от расположения волосковых клеток в улитке мозг «слышит» высокие или низкие звуки через слуховой нерв. Затем он переводит начальные колебания молекул воздуха в звуковой волне в звуки, которые мы понимаем.

В физике изучение звука известно как акустика и включает в себя все конструкции звука.

Почтовый индекс

Что такое определение звуковой энергии?

Проще говоря, звуковая энергия исходит от вибраций, проходящих через что-либо. Твердые тела, жидкости и газы передают звук в виде энергетических волн.

Звуковая энергия возникает, когда сила, будь то звук или давление, заставляет объект или вещество вибрировать. Эта энергия движется через вещество волнами. Эти звуковые волны называются кинетической механической энергией.

Почему звуковые волны называют механическими волнами?

Звуковые волны иногда называют механическими волнами, поскольку для распространения звуковых волн требуется физическая среда. Жидкости, газы или твердые материалы передают колебания давления, создавая механическую энергию в виде волн.

Как и все волны, звуковые волны имеют пики и спады. Пики называются сжатиями, а разрежение — термином, используемым для минимумов.

Колебания между сжатием и разрежением проходят через газообразные, жидкие или твердые среды для производства энергии. Количество циклов сжатия/разрежения в заданный период определяет частоту звуковой волны.

Ученые измеряют интенсивность звуковой энергии и давление в паскалях и децибелах. Звуковые волны также иногда называют волнами давления, потому что давление звуковой волны перемещает частицы, через которые она проходит.

Как измеряются звуковые волны?

источник

Длина волны, период, амплитуда и частота являются четырьмя основными частями звуковой волны, независимо от типа волны и среды, через которую распространяется звук.

• Длина волны: Представьте себе волну, бегущую вдоль горизонтальной оси; в этом случае длина волны измеряется как горизонтальное расстояние между двумя последовательными и эквивалентными точками на волне. Таким образом, в общих чертах, одна длина волны — это один цикл между двумя равными точками.
• Период: Период длины волны — это время, за которое одна длина волны проходит определенную точку. Как правило, более продолжительный период указывает на более низкий тон.
• Амплитуда: Измеряем амплитуду звука (силу или уровень звукового давления ) по высоте звуковой волны. Это связано с относительной громкостью звука. Когда амплитуда волны значительна — как при громком звуке — волна высокая. Обратное также верно; более мягкие звуки производят волны с меньшей амплитудой. Меньшая громкость соответствует более низким уровням в децибелах (дБ); децибел измеряет силу звука. Ноль децибел соответствует самому тихому звуку, который может слышать человеческое ухо. Децибелы увеличиваются в шесть раз. Нормальный разговорный голос составляет 60 дБ.
• Частота: Герц (Гц) измеряет частоту звуковой волны. Герц измеряет количество циклов звуковой волны в секунду, которые проходят заданную точку на горизонтальной оси. (Помните, у каждого процесса есть одно сжатие и одно разрежение.) Частота звуковых волн измеряется в герцах. Следовательно, Герц (Гц) указывает количество циклов в секунду, которые проходят через данное место. Например, если во время разговора ваша диафрагма вибрирует с частотой 900 Гц, ваша диафрагма производит 900 сжатий (повышенное давление) и 900 разрежения (пониженное давление). Высота тона зависит от того, как мозг интерпретирует звуковую частоту. Более высокий тон является результатом более высокой частоты; более низкая частота переводится как более низкий тон.

Является ли звуковая энергия потенциальной или кинетической энергией?

Когда энергия может совершать работу, но не прикладывает активной силы, это называется потенциальной энергией.

В физике работа измеряется переданной энергией. Когда что-то перемещается на расстояние внешней силой, это работа.

Спиральная пружина Слинки является примером потенциальной энергии. Пока пружина не отпущена, она не работает. Работа совершается, когда пружина движется (освобождается), превращаясь в кинетическую энергию. Кинетическая энергия – это энергия движения.

Звуковая энергия может быть как кинетической, так и потенциальной.

Примером может служить музыкальный инструмент. Когда на инструменте играют, он генерирует звуковые волны, производя кинетическую энергию. Но когда тот же самый музыкальный инструмент находится в состоянии покоя, существует только потенциал для энергии.

Имеют ли звуковые волны общие характеристики и поведение?

В дополнение к основным составляющим волны — частоте, амплитуде, длине волны и частоте — ученые классифицируют волны на основе трех отличительных характеристик: продольное, поперечное и поверхностное движение.

Использование движения частиц среды относительно направления движения является стандартным методом различения типа волны.

Чтобы понять поперечные волны, снова поговорим о Слинки. Представьте движение Слинки, когда ваша рука попеременно поднимается и опускается. Энергия этого «активированного» Слинки движется вертикально по ходу движения, смещая катушки (которые в данном случае представляют собой волновые частицы) вверх и вниз.

Типы поперечных волн включают:

• Колебания гитарной струны
• Спортивные болельщики стоят и садятся синхронной волной вокруг спортивного стадиона
• Электромагнитные волны, такие как свет и радиоволны

С другой стороны, продольные волны перемещают энергию волны вправо или влево вдоль горизонтальной оси волны. Таким образом, наш Slinky, растянутый горизонтально и пульсирующий горизонтально, как аккордеон, будет пульсировать горизонтально вдоль направления движения влево-вправо, параллельно оси волны.

Звуковые волны — это продольные волны, а также ультразвуковые волны и сейсмические продольные волны.

Главной характеристикой поверхностной волны является круговое движение ее частиц. Только частицы на поверхности среды движутся по кругу; движение уменьшается по мере удаления частиц от поверхности.

Каковы примеры звуковой энергии?

источник

Звуковая энергия возникает при вибрации объекта. Шум, вне зависимости от того, слышен он человеку или нет, является звуковой энергией. Сонар, ультразвуковая (более 20 кГц) музыка, речь и окружающий шум — все это формы звуковой энергии.

Будь то неодушевленный предмет или разумное существо, звуки исходят отовсюду. Некоторые приятны нашему слуху, некоторые нет. Подумайте об этих примерах звуковой энергии и о том, какие чувства они вызывают у вас:

• Высокое нежное покалывание или глубокие, яркие тона музыки ветра
• Грохот двигателя, визг шин, рев радио и скрип тормозов транспорта
• Младенцы плачут, бормочут, кричат ​​и хихикают
• Лай, рычание или вой собак
• Телефоны звонят, жужжат или звенят
• Стук дождя, завывание ветра и гром
• Кошки мурлыкают, мяукают и царапаются
• Люди и животные дышат, храпят, чихают или свистят
• Жарка, хруст, кипячение, измельчение и стук на оживленной кухне
• Волны разбиваются и отступают
• Двигатели работают, вращаются, стучат и ревут
• Мягкие, громкие, медные, плавные, глубокие, пронзительные, хриплые и отчетливые звуки музыки
• Низкий ровный белый шум кондиционера

Даже когда кажется, что тихо, всегда есть звук.

Как звуковая энергия производит электричество?

Звуковые колебания могут стать электрической энергией по принципу электромагнитной индукции. Электромагнитная индукция генерирует электрический ток с помощью магнитного поля.

Когда магнитное поле и проводник, например проволочная катушка, движутся относительно друг друга, возникает электромагнитная индукция. Пока проводник находится в замкнутой цепи, ток течет везде, где проводник пересекает линии магнитной силы.

Почтовый индекс

Что такое пьезоэлектричество и как оно связано со звуковой энергией?

Пьезоэлектричество использует уникальные кристаллы для преобразования механической энергии — в данном случае энергии звуковых волн — в электрическую энергию.

При сжатии кристаллы действуют как проводники. Когда кристаллы сжимаются, их структура изменяется, и кристалл приобретает суммарный заряд. Этот заряд может быть преобразован в электрический ток.

Другие материалы, такие как кость, специальная керамика и эмаль, также являются пьезоэлектрическими проводниками. Эти материалы имеют общую способность производить внутренний электрический заряд из-за приложенного механического напряжения.

Используя звуковые волны очень высокой частоты — частоты в 100 миллионов раз выше, чем люди могут слышать, — пьезоэлектрические материалы преобразуют электрические сигналы, испускающие световые волны в терагерцовом диапазоне частот.

Пьезоэлектричество объединяет электрическое и механическое состояния пьезоэлектрического материала. При сжатии в используемом материале протекает ток, который меняет свою поляризацию, превращаясь в электрический заряд, известный как суммарный дипольный момент.

Каково будущее электрической энергии, генерируемой звуковой энергией?

Как известно, звуки постоянно наполняют нашу акустическую среду. Как и всякая энергия, звуковая энергия может генерировать электричество. Подобно тому, как солнце дает неограниченную солнечную энергию, а ветер дает энергию ветра, звуковая энергия возобновляема, потому что как разумные существа, так и неразумные объекты постоянно производят звук.