Реферат на тему Биоакустика(основные понятия звуковых колебаний, свойства звука и распространение звуков в среде, исследовать органы чувств живых организмов, изучить принципы ориентации, локации и навигации животных и их использование для создания акустических устройств)

Содержание:

Введение. 3

1. Основные понятия звуковых
колебаний. 5

2. Эффект Доплера и его применение. 7

3. Физические характеристики звука. 8

4. Принципы ориентации, локации и
навигации животных и их использование для создания акустических устройств. 9

Заключение. 12

Список литературы.. 14

Приложение 1. 15

Приложение 2. 16

Приложение 3. 17

Введение:

Биоакустика – это раздел акустики, изучающий общие закономерности
субъективного восприятия и излучения звука живыми существами. Ее развитие тесно
связано с практическими аспектами – использованием в эхолокации. Открытие
эхолокации связано с именем итальянского естествоиспытателя Ладзаро Спалланцани. Он обратил внимание
на то, что летучие мыши свободно летают в абсолютно
тёмной комнате (где оказываются беспомощными даже совы),
не задевая предметов. В своём опыте он ослепил несколько животных, однако и
после этого они летали наравне со зрячими. Впервые идея об активной звуковой
локации у летучих мышей была высказана в 1912 году Х. Максимом. Он предполагал, что летучие
мыши создают низкочастотные эхолокационные сигналы взмахами крыльев с частотой
15 Гц. Об ультразвуке догадался в 1920 году англичанин Х. Хартридж,
воспроизводивший опыты Спалланцани. Подтверждение этому нашлось в 1938 году
благодаря биоакустику Д. Гриффину и физику Г. Пирсу.
Гриффин предложил название эхолокация (по аналогии с радиолокацией)
для именования способа ориентации летучих мышей при помощи ультразвука.

Животные используют эхолокацию для ориентации в пространстве и для
определения местоположения объектов вокруг, в основном при помощи
высокочастотных звуковых сигналов. Наиболее развита у летучих мышей и дельфинов, также её используют землеройки, ряд видов ластоногих (тюлени), птиц (гуахаро, саланганы и др.).

Происхождение эхолокации у животных остаётся неясным; вероятно, она
возникла как замена зрению у тех, кто обитает в темноте пещер или глубин
океана. Вместо световой волны для локации стала использоваться звуковая. Данный
способ ориентации в пространстве позволяет животным обнаруживать объекты,
распознавать их и даже охотиться в условиях полного отсутствия света, в пещерах
и на значительной глубине.

Человек в некотором роде тоже использует эхолокацию: услышав звук в
помещении, человек может определить приблизительный объём помещения, мягкость
стен и т. п.

Целью данной работы является исследование основных проблем биоакустики.

Задачи работы:

— исследование органов чувств и других
воспринимающих систем живых организмов с целью изучения датчиков и систем
обнаружения;

— изучение принципов ориентации,
локации и навигации у различных животных для использования этих принципов в
технике;

— исследование морфологических,
физиологических, биохимических особенностей живых организмов для изучения новых
технических и научных идей.

Заключение:

Таким образом, в результате изучения темы были исследованы органы чувств
и другие воспринимающие системы живых организмов; изучены принципы ориентации,
локации и навигации у различных животных для использования этих принципов в
технике; исследованы роль морфологических, физиологических, биохимических
особенности живых организмов в новых технических и научных идеях.

Биоакустика – раздел физики, занимающийся изучением звуковых явлений.

Звук – механическое явление, субъективно воспринимаемое органом чувств
человека и животных. Звуком называются механические колебания упругой (твердой,
жидкой или газообразной) среды, влекущие за собой возникновение в ней
последовательно чередующихся участков сжатия и разряжения.

Инфразвук – упругие колебания и волны с частотами, лежащими ниже области
слышимых человеком частот. Ультразвук – упругие волны высокой частоты, в
диапазоне от 20000 до нескольких миллиардов герц. Гиперзвук – это упругие волны
с частотами от 109 до 1012 – 1013 Гц. По физической природе гиперзвук ничем не
отличается от звуковых и ультразвуковых волн.

Условиями, необходимыми для возникновения ощущения звука, являются наличие
источника звука; наличие упругой среды между источником и звуком; частота
колебаний должна лежать в звуковом диапазоне; мощность звука должна быть
достаточной для восприятия.

Источниками звука могут стать любые явления, вызывающие местное изменение
давления или механическое напряжение. Источниками звука могут служить и
колебания ограниченных объёмов самой среды.

Сложной колебательной системой является голосовой аппарат человека и
животных.

Периодом колебания называется время, в течение которого совершается одно
полное колебание. Можно привести в пример качающийся маятник, когда он из
крайнего левого положения перемещается в крайнее правое и возвращается обратно
в исходное положение.

Частота колебаний – это число полных колебаний(периодов)за одну секунду.
Эту единицу называют герцем (Гц).

К основным законам распространения звука относятся законы его отражения и
преломления на границах различных сред, а также дифракция звука и его рассеяние
при наличии препятствий и неоднородностей в среде и на границах раздела сред. Скорость
звука в среде зависит от свойств и состояния среды: в воздухе 331, 6 м\с (при t
= 0°C),  340 м\с (при t = 15°C); в
дистиллированной воде 1484 м\с; в железе 5170 м\с.

Громкость звука и высота тона – 
величины, характеризующие слуховые ощущения человека; громкость звука
зависит от амплитуды звуковых колебаний; высота тона – от частоты колебаний; количество
энергии W, переносимое звуковой волной за время t = 1 c через площадку S = 1м²,
перпендикулярную направлению распространению волны.

Основные физические характеристики звука – частота и интенсивность
колебаний. Они и влияют на слуховое восприятие людей.

Были выявлены особенности слуха медузы: в конце отростка, свисающего с ее
зонтика, содержится жидкость с крохотными известковыми камушками, касающимися
окончания нерва. Пришедшие колебания низкой частоты, приводя камушки в
движение, фиксируются этим органом Медузы и позволяют ей вовремя спрятаться от
надвигающейся угрозы.

Был выявлен принцип действия эхолокатора. В горловине трала устанавливают
специальный эхолокатор. Его включают тогда, когда считают, что сеть уже
достаточно заполнена рыбой. Эхолокатор испускает записанные звуки, излучаемые
дельфинами во время охоты на рыб. Этого «пугала» оказывается достаточно для
удержания рыбы в сети. Кроме того, эхолокатор с помощью сигналов, выводимых на
экран, позволяет точнее нацеливать трал.

Фрагмент текста работы:

1. Основные понятия звуковых колебаний Акустикой (греч. акустикос – слуховой) называют область физики,
исследующую упругие колебания и волны, методы получения и регистрации этих
волн, их взаимодействие с веществом и биологическими объектами, а также их
разнообразные применения.

Звук в широком смысле слова представляет собой упругие волны,
распространяющиеся в газообразных, жидких и твердых веществах с частотами от 0
до 1013 Гц. В узком смысле слова под звуком понимают явление субъективного
восприятия этих волн человеком или животными. Считается, что область слышимости
человека находится в диапазоне частот от 16 Гц до 20 кГц, однако границы этого
диапазона условны. Чем больше частота, тем более высоким по тону воспринимается
звук.

Звуковыми волнами или просто звуком принято называть
волны, воспринимаемые человеческим ухом. Диапазон звуковых частот лежит в
пределах приблизительно от 20 Гц до 20 кГц. Волны с частотой менее 20 Гц
называются инфразвуком, а с частотой более 20 кГц – ультразвуком.
Волны звукового диапазона могут распространяться не только в газе, но и в
жидкости (продольные волны) и в твердом теле (продольные и поперечные волны).

Изучением звуковых явлений занимается раздел физики, который
называют акустикой. Медицинская- исследует физику и биофизику слуха и
речи, возможности применения звука для диагностики и лечения.

Звуковые волны в газах и жидкостях могут быть только продольными, так как
эти среды обладают упругостью лишь по отношению к деформациям сжатия
(растяжения). В твердых телах звуковые волны могут быть как продольными, так и
поперечными, так как твердые тела обладают упругостью по отношению к
деформациям сжатия (растяжения) и сдвига.

Акустические волны в твердых телах могут быть поперечными (^) и
продольными (||), а в жидкостях и газах, в которых отсутствуют деформации
сдвига, возможны только продольные волны, представляющие собой чередующиеся
области сгущений и разрежений.

Скорости звука в твердых телах (с^ и с|| ) и в идеальном газе
(сг) можно вычислить по формулам