Исследовательская работа «Фигуры Хладни»

Каждый день мы произносим, слышим различные звуки, они окружают нас везде. Мы знаем, что звук — это волна, а точнее это физическое явление волновой природы. Наука, которая изучает звук, называется акустикой, название происходит от греческого слова «akuein», что означает «слышу». А можно ли увидеть звук? Что такое звук? Какова его природа? Как взаимодействует звук с окружающей нас действительностью? Какое влияние оказывает звук на процессы творения мирозданья? Об этом задумывались многие учёные, но более подробные ответы на эти вопросы дал физик Эрнст Хладни.

Эрнст Флоренс Фридрих Хладни (30 ноября 1756-3 апреля 1827) — немецкий физик, основоположник экспериментальной акустики. Родился в Виттенберге. По желанию отца, видного юриста, изучал право в Виттенберге и в Лейпциге. Окончил Лейпцигский университет (1782). Работал физиком в Виттенберге.

Основные работы в области акустики. Открыл в 1787 продольные колебания струн, стержней, пластин, камертонов, колоколов, в 1799 — вращательные колебания стержней. Первый тщательно и точно исследовал колебания камертона, установил в 1796 законы колебания стержней. Открыл (1787) и описал «акустические фигуры», получаемые вследствие колебания упругой пластины, посыпанной песком (фигуры Хладни). Эти экспериментальные исследования поставили новую задачу математической физики — задачу о колебаниях мембраны.

Проблема исследования: установить зависимость внешнего вида фигур Хладни от частоты звука и используемого материала.

Актуальность. Живя в мире, наполненном звуками, мы редко задумываемся, что же такое звук и какое влияние он оказывает на нас. А в окружающем нас пространстве беззвучно перемещаются «немые» волны различной частоты. Природой человеку дан слуховой аппарат. Звук он слышит, а увидеть звуковые волны не может (в ходе работы мы постараемся «увидеть звук»).

Гипотеза: получаемое изображение зависит от частоты звуковой волны.

Объект исследования: фигуры Хладни.

Предмет исследования: изменение вида фигур Хладни на различной частоте, при использовании разных веществ.

Цель исследования: получить с помощью звуковых волн картины фигур Хланди, проверить, как меняется картина распределения узлов и пучностей сыпучего материала от частоты звуковой волны.

Задачи:

1. Изучить историю получения и наблюдения фигур Хладни.
2. Дать обоснование образования фигур Хладни.
3. Сконструировать установку по наблюдению фигур Хладни.
4. Провести эксперимент по обнаружению зависимости между получаемым изображением фигур и частотой и проанализировать результат.
5. Провести анкетирование с целью выявления знаний о данном учёном и явлениях.

Методы исследования:

• анкетирование;
• наблюдение;
• анализ полученной информации;
• эксперимент.