Эхо — интересные данные и факты

СОДЕРЖАНИЕ

С таким физическим явлением, как эхо, наверняка знакомы все из вас. В природе эхо проявляется в самых разных местах в горах, в лесу, в пустых помещениях (в квартире, концертном зале, храме, колодце) и так далее.

Проявляет себя эхо таким образом, что повторяет звуки, голоса, слова. В том месте, где существует эхо, любое произнесённое слово повторится с небольшой задержкой. В горах и лесу, звуки могут быть повторены не один, а множество раз.

В древности существование эхо объясняли наличием передразнивающих духов или магией, но с приходом науки физики, это явление было детально изучено, и даже больше поставлено на службу человеку (эхолоты и другие устройства).

Для того, чтобы понять, что такое эхо, необходимо сначала разобраться в природе слова звук.

Понятие звука

Звук это распространение волн в газообразной среде (в данном случае), то есть в воздухе. Проще говоря, воздух является газообразной средой.

Издавая звук, мы тем самым производим в этой среде волны. Это похоже на волны, которые образуются при броске камня в тихую гладь пруда. Точно такие же волны, как и в случае с водой, возникают в воздухе. По этой же причине, звук не распространяется в космосе, так как там нет газообразной среды и образовать волны просто негде.

Ухо человека или животного настроено таким образом, чтобы улавливать колебания воздуха, то есть те самые волны. Определённая сила и последовательность вибрации воздуха улавливаются ухом, после чего попадают в мозг, где им придаётся понятное для восприятие значение звуки, голоса, шум, отдельные слова и так далее.

Как объяснить ребёнку что такое эхо

Чтобы объяснить ребёнку, что такое эхо, можно привести для примера всё тот же тихий пруд, куда вы бросили камень. Из центра падения камня возникают волны, которые начинают расходиться во все стороны. Как только волны достигают какого-либо препятствия, они отражаются и начинают обратный ход. Величина и сила отражённых волн уже меньше, но всё же они присутствуют.

Для детей будет более наглядна картинка ниже:

Тоже самое происходит и с волнами в воздухе. Если звук отражается от какой-либо поверхности, которая его не поглощает, то волны возвращаются назад к своему источнику, в результате чего мы слышим собственный голос спустя несколько мгновений.

Присутствие и сила эха также зависит от плотности и разреженности воздуха и многих других факторов:

1) дальности источника звука и отражающей поверхности;

2) угла этой поверхности по отношению к звуковым волнам;

3) интервала между прямой и отражённой волной.

Эхо в природе

Человек слышит лишь ярко-выраженное и сильное эхо в силу устройства своих органов слуха. Однако, некоторые животные способны слышать эхо постоянно, даже если оно очень незначительное. Данное явление взяли себе на вооружение некоторые виды животных, например, летучие мыши. Летучие мыши издают звук, который отражается от поверхностей и возвращается обратно.

Уши летучих мышей крайне чувствительные и могут улавливать малейшие возникающие изменения колебания воздуха, в частности, собственного эха. Летучая мышь, даже развивая огромную скорость, в полёте никогда не наталкивается на препятствия, так как точно знает где и на каком расстоянии оно находится.

Скорость звука в воде и других средах

Поговорим теперь о скорости звука в жидкости. В частности, в воде. В жидкости измерить скорость звука было, конечно, сложнее. Но в 1826 году в Женевском озере был проведен следующий эксперимент: в воду был опущен колокол и вместе с этим поднимался факел над водой.

bf83bff71bc36e0111e759a4c2886687.jpg

Рис. 1. Определение скорости звука в воде

Исследователи в лодке ударяли в колокол, который находился под водой, молотком. В результате звук, который распространялся по воде и под водой, достигал наблюдателя и в этот момент поднимали другой факел, на другой лодке. Засекали время, в течение которого происходило это наблюдение. Итак, скорость звука в воде именно в этом эксперименте составила 1440 . Скорость звука в воде при 8 С составляет 1440.

Обратите внимание, что в данном случае тоже есть зависимость от температуры воды. Конечно, самая большая скорость распространения звука это распространение звука в твердых телах. Например, в стали скорость распространения звука составляет 5000 , т.е. 5 км в секунду. В зависимости от того, какая сталь по составу, скорость может изменяться. Она может быть и больше и составлять даже 6000 .

Можно сделать следующий вывод о величинах, от которых зависит скорость звука в различных веществах. Во-первых, огромную роль играет плотность вещества. Давайте посмотрим на таблицу и пронаблюдаем, как меняется скорость звука в зависимости от вещества.

Вещество

Скорость звука

Вода

1483

Свинец

2160

Дерево

5000

Стекло

5500

Медь

4700

Сталь

5000 6100

Второй параметр, определяющий скорость звука в среде, это температура. Об этом мы говорили выше.

Отражение звука

Отражение звука

Как можно представить себе отражение звука? Представить можно следующим образом: если звуковая волна распространяется в веществе и доходит до границы с другим веществом, то при взаимодействии частицы второго тела тоже начинают совершать колебания. В свою очередь частицы второго вещества на границе раздела будут передавать свои колебания не только внутрь своей среды, но и передавать среде, из которой волна пришла. Вот таким образом и создается волна отраженная. Отраженная волна, принятая наблюдателем, может нами восприниматься как эхо.

Эхо

Эхо отраженная от какого-либо препятствия звуковая волна, которая воспринимается наблюдателем.

7da8b019e2b2c487a24e891dda889cea.jpg

Рис.2. Отражение звука. Эхо

Обратите внимание на то, что эхо мы можем слышать не всегда, а только в том случае, если от момента создания звука до момента восприятия отраженного звука пройдет не меньше 0,06 с. Если время будет меньше, то никакого эха мы не услышим. Наш слуховой аппарат не воспринимает сигнал как два отдельных звука. Именно поэтому мы не слышим эха в маленьких помещениях. Огромную роль играет еще и то, много ли вещей находится в комнате, которые поглощают звук. Например, мягкие пористые вещества хорошо поглощают звук, в этом случае никакого эха не создается.

Эхо является одной из основных проблем при проектировании концертных и театральных залов. Поэтому специальная обивка этих залов производится таким образом, чтобы никакого отражения не было или это отражение было минимально. Но есть области, где мы должны обязательно создавать это отражение, усиливать его.

ae057d33ed351a280fad07121eb07404.jpg

Рис. 3. Рупор

Например, всем известный рупор работает исключительно на принципе отражения звука. Это либо круглая, либо квадратная труба, в которую мы произносим что-то, и звук в результате отражения от стенок рупора собирается в один пучок, который в определенном направлении распространяется с большой интенсивностью. В этом случае этот звук слышно гораздо дальше.

Список дополнительной литературы:

А так ли хорошо знакомо вам распространение звука? // Квант. 2008. № 3. С. 32-33. Бялко А.В. Физика музыкальной гармонии // Квант. 1987. № 5. С. 41-43. Элементарный учебник физики.Под ред. Г.С. Ландсберга. Т. 3. М., 1974.

Что такое эхо?

Как было сказано выше, эхо это отраженная от какого-либо препятствия звуковая волна (впрочем, она может быть и электромагнитной, но такое эхо вы, разумеется, не услышите). Отраженные звуковые волны возвращается к наблюдателю (источнику шума), который порой может услышать их гораздо позже. Именно этот отраженный от препятствий звук и зовется эхом.echo851.jpg

О происхождении слова эхо

Слово это имеет довольно интересную историю. В русский язык оно пришло из немецкого слова echo. В немецкий язык это слово попало, как и множество других слов в западноевропейских языках, из латыни ēсhō. А латынь переняло это слово из греческого ἠώ, что означало отзвук.

Условия для существования эхо

Для появления эхо нужно несколько условий. Вы никогда не задумывались, почему эхо не слышно в квартире или магазине, но при этом его крайне легко услышать в горах? Дело в том, что человеческое ухо слышит эхо только тогда, когда отраженный звук звучит отдельно от произнесенного, а не наслаивается на него. Для создания такого эффекта необходимо, чтобы время, прошедшее между влиянием самого звука и отраженной волны на ухо прошло не меньше 0,06 секунд. В обычной обстановке (например, в квартире) это не случится из-за небольшого расстояния и различных предметов, которые также поглощают звук.echo688.jpg

Иногда эхо подавляют

Существует термин эхоподавление. Он используется в телефонии. Процесс эхоподавления являет собой удаление ненужного в связи эха, которое ухудшает качество связи. Эхоподавление нужно не только для улучшения качества звука, но и для увеличения пропускной способности у канала связи.

Безэховая камера

Существует помещение, где эхо нет вообще. Оно называется безэховая камера. Безэховые камеры бывают двух видов. Каждый вид служит для глушения того или иного вида эха. Проще говоря, в такой камере звук (или радиоволны) просто не отражаются от стен. Первый акустический тип. Он, как понятно из названия, служит для подавления обычного звукового эха. Второй, соответственно, радиочастотный и необходим для подавления отражения радиоволн.bezeh.jpg

Световое эхо

Световое эхо это астрономический термин. Это явление возникает при резкой вспышке света (например, при вспышках новых звезд). При такой вспышке свет отражается от объектов и доходит до наблюдателя значительно позже.sveet_eh.jpg

Мировое эхо

Мировое эхо, оно же эхо длинной задержки это особенный эффект, связанный с радиоволнами. Этот особый вид эха являет собой звук, иногда возникающий в диапазоне коротких волн, который возвращается через некоторое время после передачи сигнала. Это необычное и труднообъяснимое явление было в 1927 году скандинавом Йоргеном Хальсом.

Древнегреческий миф о природе эха

Древние греки объясняли многие природные явления мифами. Не стало исключением и эхо. Миф о рождении эха гласит примерно следующее: однажды ревнивая жена Зевса Гера наказала прекрасную нимфу Эхо, запретив ей отвечать на вопросы Эхо могла лишь повторять последние слова, обращенные ей. Эхо увидела прекрасного Нарцисса, гуляющего по лесу. Он, услышав шорох, воскликнул:

  • -Кто здесь?
  • -Здесь! прокричала в ответ Эхо.
  • -Иди сюда!
  • -Сюда! радостно ответила Эхо, побежав навстречу Нарциссу, но тот оттолкнул ее, ведь он считал, что его любви достоин лишь он сам. Так и прячется теперь прекрасная нимфа в лесах и горах, изредка повторяя слова путников.

Об эхолокации

Все знают, что летучие мыши и дельфины используют эхолокацию для ориентирования в пространстве. Однако мало кто может ответить на вопрос а как же это все работает?. А работает это примерно так. В первую очередь мышь испускает ультразвук. Дальше она улавливает эхо того самого испущенного ей звука, отразившегося от объектов. Летучая мышь обладает способностью распознавать сверхкороткие промежутки, что проходят от испускания звукового сигнала до возвращения эха. Таким образом мышь определяет расстояние между деревьями или другими объектами, а также видит как далеко находится от нее то или иное насекомое. Что удивительно летучая мышь прекрасно различает эхо от статичного (недвижимого) объекта от объекта движущегося.

У дельфинов эхолокацию обнаружили больше полувека назад. Дельфины так же, как и летучие мыши, используют ультразвук, в основном частоты 80-100 гКц. Испускаемые сигналы у дельфинов невероятно мощны: например, они могут увидеть стаю рыб на расстоянии более одного километра!eholok99.jpg

Небольшие интересные факты

  • Если расстояние от источника шума до ближайшего препятствия (стены или скалы), то эхо не образуется.
  • Знаменитая немецкая река Рейн полна сюрпризов. Например, там есть место, где эхо повторяется 20 раз
  • В городе Верден, что во Франции, есть две башни. Если крикнуть стоя между ними, то эхо от своего голоса вы услышите до 11 раз.
  • Ухо Диониса настоящий рекордсмен в области эхо. Это грот в Сиракузах, по форме и впрямь напоминающий человеческое ухо. Но интересен он отнюдь не этим. За счет своей формы грот делает эхо невероятно сильным. Бросок камня или простой хлопок отзовутся из тьмы настоящим громом
Источники:

  • https://otomkak.ru/chto-takoe-eho/
  • https://interneturok.ru/lesson/physics/9-klass/mehanicheskie-kolebaniya-i-volny/skorost-zvuka-otrazhenie-zvuka-eho-eryutkin-e-s
  • https://vivareit.ru/eho-interesnye-dannye-i-fakty/

Комментировать
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит