Ультразвук представляет собой механические колебания упругой среды, обладающие определенной энергией. По своей физической природе они не отличаются от звуков и характеризуются лишь более высокой частотой, превышающей порог слышимости.
Хотя о существовании ультразвука известно давно, его практическое использование достаточно молодо. В наше время ультразвук широко применяется в различных физических и технологических методах. Так, по скорости распространения звука в среде судят о её физических характеристиках. Измерения скорости на ультразвуковых частотах позволяет с весьма малыми погрешностями определять, например, адиабатические характеристики быстропротекающих процессов, значения удельной теплоёмкости газов, упругие постоянные твёрдых тел.
Частота ультразвуковых колебаний, применяемых в промышленности и биологии, лежит в диапазоне от нескольких десятков до единиц МГц. Существенное влияние на скорость ультразвука оказывает температура среды, так при повышении температуры воздуха на 1° скорость увеличивается на 0,5 м/с. В тех случаях, когда основное значение имеет мощность ультразвуковых колебаний, обычно используются механические источники ультразвука. Первоначально все ультразвуковые волны получали механическим путём (камертоны, свистки, сирены).
В природе УЗ встречается как в качестве компонентов многих естественных шумов (в шуме ветра, водопада, дождя, в шуме гальки, перекатываемой морским прибоем, в звуках, сопровождающих грозовые разряды, и т. д.), так и среди звуков животного мира. Некоторые животные пользуются ультразвуковыми волнами для обнаружения препятствий, ориентировки в пространстве и общения ( , дельфины , летучие мыши , грызуны , долгопяты ).
Излучатели ультразвука можно подразделить на две большие группы. К первой относятся излучатели-генераторы; колебания в них возбуждаются из-за наличия препятствий на пути постоянного потока — струи газа или жидкости. Вторая группа излучателей — электроакустические преобразователи; они преобразуют уже заданные колебания электрического напряжения или тока в механическое колебание твёрдого тела, которое и излучает в окружающую среду акустические волны.
Ультразвук и его применение
... в производство автоматические ультразвуковые установки, которые включаются в поточные линии, позволяющие значительно повысить производительность труда. льтразвук. Ультразвук (УЗ) – упругие колебания и волны, частота которых ... света на ультразвуке кавитация сточники и приемники ультразвука. В природе УЗ встречается как в качестве компоненты многих естественных шумов (в шуме ветра, водопада, ...
Первый ультразвуковой свисток сделал в 1883 году англичанин
Ультразвук здесь создаётся подобно звуку высокого тона на острие ножа, когда на него попадает поток воздуха. Роль такого острия в свистке Гальтона играет «губа» в маленькой цилиндрической резонансной полости. Газ, пропускаемый под высоким давлением через полый цилиндр, ударяется об эту «губу»; возникают колебания, частота которых (около 170 кГц) определяется размерами сопла и губы. Мощность свистка Гальтона невелика. В основном его применяют для подачи команд при дрессировке собак и кошек.
Сирена
Воздушные динамические сирены применяются для сигнализации и технологических целей (
Все ротационные сирены состоят из камеры, закрытой сверху диском (статором), в котором сделано большое количество отверстий. Столько же отверстий имеется и на вращающемся внутри камеры диске — роторе. При вращении ротора положение отверстий в нём периодически совпадает с положением отверстий на статоре. В камеру непрерывно подаётся сжатый воздух, который вырывается из неё в те короткие мгновения, когда отверстия на роторе и статоре совпадают.
Частота звука в сиренах зависят от количества отверстий и их геометрической формы, и скорости вращения ротора.
, использующие при ночном ориентировании
У ночных бабочек из семейства медведиц развился генератор ультразвуковых помех, «сбивающий со следа» летучих мышей, преследующих этих насекомых.
Эхолокацию используют для навигации и птицы — жирные козодои, или гуахаро. Населяют они горные пещеры Латинской Америки — от Панамы на северо-западе до Перу на юге и Суринама на востоке. Живя в кромешной тьме, жирные козодои, тем не менее, приспособились виртуозно летать по пещерам. Они издают негромкие щёлкающие звуки, воспринимаемые и человеческим ухом (их частота примерно 7 000 Герц).
Каждый щелчок длится одну-две миллисекунды. Звук щелчка отражается от стен подземелья, разных выступов и препятствий и воспринимается чутким слухом птицы.
Ультразвуковой эхолокацией в воде пользуются
Применение ультразвука в медицине можно разбить на два основных направления: диагностику и терапию.
К первому направлению относятся локационные методы с использованием главным образом импульсного излучения. Это эхоэнцефалография, ультразвуковая кардиография, в офтальмологии – для определения размеров глазных сред.
Основное применение ультразвука в терапии основано на механическим и тепловым действием на ткани. При операциях ультразвук применяют как ультразвуковой скальпель.
Оборудование и технология эхо-импульсного метода ультразвуковой дефектоскопии
... методах отражения применяют, как правило, импульсное излучение. К этой подгруппе относятся следующие методы дефектоскопии. Рисунок 1 – Классификация ультразвуковых методов контроля. Эхо-метод. Регистрирует эхо ... Для эхо-метода – это минимальная площадь искусственного дефекта типа плоскодонного отверстия, который ... или импульсом от поверхности ввода ультразвука. Разрешающая способность - минимальное ...
Благодаря хорошему распространению ультразвука в мягких тканях человека, его относительной безвредности по сравнению с и простотой использования в сравнении с магнитно-резонансной томографией , ультразвук широко применяется для визуализации состояния внутренних органов человека, особенно в брюшной полости и полости таза .
Интересные факты об ультразвуке
В лабораторных условиях и на производстве ультразвуковые волны прекрасно применяют для очистки как лабораторных колб и пробирок, так и для очистки от мелких частичек. А в некоторых стиральных машинах ультразвук применяют для очистки одежды от грязи.
Вследствие воздействия ультразвуковых волн на тело человека, организм претерпит температурные изменения – в данном случае температура повышается, и такое свойство часто используют для борьбы с инфекционными и бактериальными заболеваниями, которые не переносят высоких температур.
Наиболее сильное свое воздействие ультразвук оказывает на жировую прослойку в организме человека и потому в медицине его часто применяют для борьбы с целлюлитом. Так посредством аппаратуры, оборудованной ультразвуком, на проблемных участках тела просто «разбивают» жировую ткань и так устраняя целлюлит.
У ночной бабочки, отнесенной к семейству медведиц, в процессе эволюции и развития сформировался особый орган, способный генерировать ультразвуковые помехи и так сбивать столку охотящихся на них летучих мышей.
Самый первый ультразвуковой свисток был произведен в 1883 году англичанином Гальтон – на тот момент его использовали для дрессировки охотничьих собак и домашних кошек, которых использовали на зернохранилищах для охоты на мышей.
Использование ультразвука в медицине. Физиотерапевты часто используют ультразвук для ускорения срастания переломов, но что самое интересное – врачи до сих пор не могут объяснить, как именно это происходит, не могут.
Эхолокацию с использованием ультразвука прекрасно освоили и китоподобные, живя и охотясь, общаясь в глубинах океана по тому же принципу, что и летучие мыши.
Летучие мыши мешают друг другу охоте посредством ультразвука. В процессе охоты каждый летучий охотник сканирует вокруг себя пространство при помощи ультразвука, издавая короткие сигналы, ультразвуковой крик и при выявлении потенциальной жертвы выдает еще более частую серию криков – это помогает установить ее точное местоположение. В тоже время, если рядом охотится еще одна летучая мышь – ее ультразвук будет накладываться на сигналы первой, и тем самым обе они будут просто промахиваться мимо потенциального обеда.
В процессе проведенных экспериментов удалось установить, что именно посредством ультразвука эти холоднокровные земноводные могут общаться меж собой. Как полагают ученые амфибии перешли на такой способ общения вынужденно – в местности, которая служит их природным ареалом обитания, достаточно шумные воды рек и просто «переквакать», так сказать перекричав их, просто не удается. Но от этого квакать они не перестали, но большая часть таких «разговоров» переключилась в диапазон ультразвука.
Ультразвуковая терапия
... сильно поглощает ультразвук. Отсюда вытекает основное и важнейшее требование к методике ультразвуковой терапии -- обеспечение безвоздушного контакта ультразвукового излучателя с подвергающимся воздействию участком тела. ... больного. 2. МЕХАНИЗМЫ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО И ЛЕЧЕБНОГО ДЕЙСТВИЯ УЛЬТРАЗВУКА На организм человека при проведении ультразвуковой терапии действуют три фактора: механический, тепловой и ...
Ученым из Канады, Д. Хэйром было установлено, что подобный лексикон общения на уровне ультразвука имеют и североамериканские. Ученым удалось установить, что так сказать нормального диапазона звуки, которые издают суслики, идут вперемешку с сиплым шепотом. Сама же аппаратура, которая применялась для изучения летучих мышей, зафиксировала, что именно эти непонятные всхлипы и шепот богаты на различные по своему диапазону ультразвуковые частоты, которые и есть для сусликов такими себе сигналами коммуникации, речью. Хищники на слух их не воспринимают, а сами суслики общаются ими меж собой при небольшой опасности – если угроза весьма близка, то животные подают звуки, слышимые даже для человека, когда уже не до шифровок.
А не задумывались ли вы над тем, почему пищат младенцы, независимо человеческое ли это дитя или же щенок или котенок? Так писк малыша может резать слух и при всем этом нельзя сказать, что они громкие и тут дело даже не в том, что ребенок не способен издавать звуки взрослой особы.
Все дело в том, что высокие, ультразвуковые волны не способны распространяться на достаточно большое расстояние и потому с легкостью поглощаются воздухом, окружающими малыша предметами. В силу этого писк новорожденного просто не слышен хищниками, и то, если последние находится недалеко от него. Помимо этого, ученые установили, что основная частота писка малыша лежит в так называемом диапазоне болевого уровня, порога – это также служит дополнительной звуковой защитой от потенциального хищника и врага. Именно такой по своему диапазону крик играет ту же роль, что и жало у пчелы или же шипы на теле некоторых животных.
ФАКТы О ВРЕДЕ УЛЬТРАЗВУКА
Исследования показывают, что у людей, подвергавшихся воздействию
1. В группе, подвергавшейся воздействию ультразвука, уровень перинатальной смертности возрос в четыре раза.
2. Исследование 1984г. показывает, что у детей, подвергавшихся воздействию ультразвука, чаще развивалась дислексия, а в два раза чаще происходила задержка речевого развития по неизвестным причинам.
3. Дети мужского пола, подвергавшиеся воздействию ультразвука, были наиболее склонны к проявлению признаков повреждения мозга.
4. Младенцы, подвергшиеся воздействию ультразвука, более склонны к развитию эпилепсии и трудностям в обучении.
5. Исследователи, разработавшие ультразвук, допускали возможность нанесения вреда в результате его применения и категорически не рекомендовали его использование применительно к детям до 3 месяцев.
6. Клетки, подвергнутые единственной дозе ультразвука, проявляют ненормальные свойства на протяжении десяти поколений после облучения.
Воздействие на человека опасных и вредных производственных факторов
... воздействия на человека опасных и вредных производственных факторов и разработка мероприятий по защите персонала от их влияния. Для достижения цели необходимо было решить следующие задачи: ознакомиться с опасными и вредными производственными факторами; проанализировать воздействия на человека опасных и вредных производственных факторов; ознакомиться с непосредственными примерами воздействия на ...
7. У мышей, подвергнутых влиянию ультразвука, отмечается замедление функций мозга и снижение двигательной и поисковой.
8. В результате газовой кавитации ультразвука увеличивается производство свободных радикалов в амниотической жидкости и плазме крови. Также это способствует вероятному механизму повреждения ДНК.
9. ультразвук измеряется в 100 децибел (в утробе), что эквивалентно нахождению ребенка на платформе метро в то время, когда поезд с ревом приближается и со скрежетом останавливается.
Реферат по физике
на тему
«Ультразвук и его особенность»
Подготовила ученица
9 «в» класса
