Культура  ->  Музыка  | Автор: | Добавлено: 2015-05-28

Говорящие волны или все о звуке

Мир звуков так многообразен,

Богат, красив, разнообразен,

Но всех нас мучает вопрос.

Откуда звуки возникают,

Что слух наш всюду услаждают?

Пора задуматься всерьез. .

С помощью звуков люди общаются, обмениваются мыслями, идеями, чувствами, информацией. С помощью звука можно передать всю ярчайшую палитру настроений и чувств: радость и горе, бодрость и уныние, буйство и печаль. Звуки наши неизменные спутники.

Что же такое звук и от чего он зависит?

Еще древнегреческий ученый Арестотель верно объяснил природу звука: колеблющееся тело создает попеременное сжатие и разряжение воздуха. Значит причина всех звуков-вибрация.

Звук (звуковая волна) - упругие волны, способные вызвать у человека слуховые ощущения. Звуковые волны переносят энергию, которая, как и другие виды энергии, может использоваться человеком. Раздел физики, в котором рассматриваются свойства звуковых волн, закономерности их возбуждения, распространения и действия на препятствия, называется акустикой.

Звуковые волны являются в основном продольными, т. е. это чередование сгущений и разряжений.

Человеческое ухо воспринимает упругие волны с частотой от 16 до 20 000 Гц (эти частоты называются звуковыми). Для распространения звуковых волн необходима упругая среда. В вак-ууме звук распространятся не может. Звуковые волны в газах и жидкостях являются продольными и состоят из сгущений и разряжений среды, чередующихся во времени и распространяющихся в пространстве с некоторой скоростью. Достигая нашего уха, они заставляют барабанную перепонку совершать вынужденные колебания, что приводит к возникновению у человека субъективного ощущения слышимого звука.

Распространение звуковых волн характеризуется скоростью звука, которая определяется свойствами среды, в которой этот звук распространяется. При заданных внешних условиях скорость звука является величиной постоянной и не зависит от частоты и ее амплитуды. Скорость среды в газах меньше, чем в жидкостях - меньше чем в твердых телах. При увеличении давления скорость звука возрастает. Скорость звука в воздухе впервые была измерена в 1636 г. фран. уч. Мареном Марсенном ( при 00 С и норм. атм. давл. равна 331 м/с ). Скорость звука в жидкостях растет с увеличением давления и уменьшается с ростом температуры. Исключением является вода: а ней скорость сначала увеличивается с ростом температуры, а после достижения 740 С начинает уменьшаться. Скорость звука в воде впервые была измерена в 1826 г. Жаном Колладоном и Якобом Штурмом: их опыты на Женевском озере показали, что при 80 С она составляет 1439 м/с. В твердых средах могут распространятся как продольные, так и поперечные звуковые волны. Причем поперечные звуковые волны распространяются с меньшей скоростью.

Звуку присущи все волновые свойства: прямолинейность, отражение (эхо), преломление, наложение и огибание препятствий.

Источниками звука могут быть любые явления, вызывающие изменения давления в среде (выстрелы, удары и т. п. ), в частности колеблющиеся (со звуковыми частотами) тела-мембраны телефонов, диффузоры громкоговорителей, струны и деки музыкальных инструментов и т. д.

К приемникам звука относятся слуховой аппарат человека и животных, а также специальные технические устройства: микрофоны (в воздухе), гидрофоны (в воде).

Субъективные восприятия звука человеком характеризуется громкостью и высотой тона. Громкость звука - субъективное качество слухового ощущения, зависящее главным образом от амплитуды колебаний в звуковой волне и позволяющее располагать все звуки по шкале от тихих до громких. Чем больше амплитуда звуковой волны, тем громче звук. Громкость звука зависит так же от того, насколько чувствительно наше ухо к звуку данной частоты. Наибольшей чувствительностью человеческое ухо обладает к звуковым волнам с частотой 1-5 кГц. Единицей громкости является сон, уровень громкости измеряют в фонах.

Сон (лат. sonus-звук), 1 сон-громкость, которой обладает звук частотой 1 кГц при уровне интенсивности 40 дБ. Интенсивность звука (сила звука) - физическая величина, численно равная энергии, переносимой звуковой волной через единичную площадь, перпендикулярную к направлению распространения волны, за 1 с.

( в СИ-Вт/м2) или оцениваться уровень интенсивности по шкале децибел (дБ, по имени американского изобретателя телефона А. Г. Белла ). 1 Б -уровень интенсивности, превышающий пороговую в 10 раз ( I0 ). ( 1Б=10 дБ ).

Число децибел при этом находят по формуле:

N= lg(I/I0) , где

I-интенсивность данного звука, I0=10-12 Вт/м2.

Порог слышимости на частоте 1000 Гц-0 дБ, человеческий шепот-20-30 дБ, шум в салоне легкового автомобиля-40 дБ, разговор-40-60 дб, крик-80 дБ. При 75 дБ и выше человек испытывает дискомфорт (от отбойного молотка, мотора тяжелого грузовика, оркестр поп- музыки, шума в поезде метро- 90-110 дб ).

При очень высоких уровнях интенсивности необходимо использовать различные защитные приспособления. Болевым порогом считается уровень интенсивности-130 дБ.

Фон (греч. phone-звук) - единица уровня громкости. 1 фон-это уровень громкости звука, для которого уровень интенсивности равно громкого с ним звука частотой 1 кГц равен 1 дБ.

В начале ХХ в. связь между мерой раздражения (интенсивность) и мерой ощущения ( громкость) изучал немецкий физиолог и психолог Вебер, исходя из экспериментов которого физиолог Г. Фехнер сформулировал закон. Суть закона: Если меру раздражения увеличить в геометрической прогрессии, то мера ощущения будет возрастать в арифметической прогрессии (функция у= lg x ).

Высота звука (высота тона - звук определенной частоты) - субъективное качество слухового ощущения, зависящее главным образом от частоты звука и позволяющее расположить все звуки по шкале от низких до высоких. Чем больше частота колебаний в звуковой волне, тем выше звук. Колебаниям небольшой частоты соответствуют низкие звуки. Характеристикой звука является так же тембр-спектральный состав сложного типа. Тембр звука придает звуку “окраску”. Зависит от числа и частот гармонических составляющих, сопровождающих основную звуковую частоту. При обычной речи в мужском голосе встречаются колебания с частотой от 100 до 7000 Гц, а в женском - от 200 до 9000 Гц. Наиболее высокочастотные колебания входят в состав звука согласной С.

В процессе жизнедеятельности человека в результате воздействия различных факторов чувствительность уха уменьшается. Если сравнить кривую (аудио грамму) с эталонной, можно выяснить степень потери слуха и диагностировать то или иное заболевание органов слуха. При некоторых формах глухоты, когда слуховой нерв не поврежден, звук проходит через кости. Такие глухие могут танцевать, воспринимая ритм через колебания пола. Например, Людвиг ван Бетховен, будучи глухим, слушал музыку с помощью трости, одним концом которой он опирался на рояль, а другой держал в зубах. (написал произведение “ Аппассионата”) - т. е. возможности человека беспредельны.

По Далю шум определяется как совокупность “нестройных” звуков”. Шум-это лишний, мешающий звук, имеющий сложную структуру. Шумы бывают низкочастотные (< 350 Гц) и высокочастотные (> 800 Гц). Шум оказывает негативное влияние на центральную нервную систему человека: повышается кровяное и внутричерепное давление, нарушается нормальная работа сердца, возникает головокружение. В обстановке сильного и длительного шума человек становится раздражительным и менее внимательным, у него нарушается координация движения , могут возникнуть головная боль и тошнота. Шум, связанный с собственной работой и не длительный, не вызывает неприятных ощущений так, как посторонний. Долговременное воздействие мощных звуков и шумов перевозбуждает клетки коры головного мозга, нарушает их работоспособность, в результате чего понижается острота слуха, ускоряется процесс старения организма. Интересно и то, что органы слуха и зрения взаимосвязаны: в темном помещении хорошо слышимый шум может стать неслышимым при освещении. Шум может производить и благоприятное влияние на человека: тихий шум шелеста листьев или ритмичного шума морского прибоя, успокаивает человека и способствует его выздоровлению. На сочетание музыки цветовой гаммой основана музыкальная терапия (тихая музыка в сине-зеленых тонах). Предприятия считаются шумными, если в его помещениях более 80 дБ (на дискотеках он составляет до 90, а то и 110 дБ). При 120 дБ-нарушение вестибулярного аппарата, около 140 дБ -испытывает сильные болевые ощущения, при 180 дБ-смерть. ( в Китае более двух тысяч лет назад существовало наказание непрерывного воздействия различных звуков, пока человек не падал замертво) В жилых помещениях допускается шум до 40 дБ днем и 30-ночью. На улицах он может колебаться от 75 дБ до 100 дБ, в метро-90 дБ, джаз - оркестр-120 дБ. Транспортный шум -наиболее подвержены ему 4-5 этажи жилых домов. При превышении его у людей наблюдается бессонница, раздражительность и заболеваемость. Для снижения шума городских улиц применяют следующее: запрещают подачу звуковых сигналов, двигатели автомобилей должны быть снабжены глушителем, правильно планировать строительство домов, что бы свести к минимуму акустические колебания. Сажают зеленые нахождения с густыми кронами. с большими и жесткими листьями ( клен, липа, тополь). На производстве шумы снижают: заменой звуковых сигнализаций световыми, амортизация вибрирующих блоков машин, использование звукопоглощаемого материала в отделке стен, полов и потолков помещений, иногда создаются в цехах оранжереи, расстояния которых способствуют рассеянию и поглощению производственного шума.

Инфразвук (лат. infra-ниже, под) - упругие волны с частотами ниже области слышимых человеком частот, т. е. -< 16 Гц.

В двадцатых годах прошлого века ученые обратили внимание на странные явления, вызываемые низкочастотными колебаниями. Интерес к ним возрос после загадочного происшествия. После пуска фабрики в Марселе рядом с научным центром, в одной из лабо-раторий обнаружили странные явления. Пребывание в ней более 2 часов, исследователи с трудом могли решить даже простые задачи. Хотя человек не слышит инфразвук, эти упругие низкочастотные волны способны оказывать на человека особое физиологическое воздействие. Влияние это объясняется явлением резонанса. Внутренние органы нашего тела имеют частоту свободных колебаний, лежащую в области инфразвука. Поэтому волны близких к нему низких частот заставляют эти органы вибрировать, что при достаточно большой силе звука может привести даже к внутренним кровоизлияниям. Специальные опыты показали, что облучение людей достаточно интенсивным инфразвуком может вызвать потерю чувства равновесия, тошноту, непроизвольные вращения глазных яблок и другие последствия. Резонансным влиянием на человеческий организм низкочастотных звуков объясняется и возбуждающее действие современной рок- музыки, насыщенной многократно усиленными низкими частотами барабанов, бас - гитар и т. д. Источниками инфразвука могут служить грозовые разряды, орудийные выстрелы, извержения вулканов, взрывы атомных бомб, землетрясения, работающие двигатели реактивных самолетов, ветер, обтекающий гребни морских волн и т. д. Так как инфразвуки вызывают отрицательные эмоции у человека, то он от них должен себя ограждать.

Для инфразвука характерно малое поглощение в различных средах, вследствие чего он может распространяться на очень большие расстояния. Это позволяет определять места сильных взрывов, положение стреляющего орудия, предсказывать цунами и т. д.

Инфразвук используют для дальней подводной связи, для быстрого обнаружения препятствий под водой.

Ультразвук ( лат. Ultra-сверх, за пределами) - упругие волны с частотами от 20 кГц до 1 Ггц. Человеческое ухо такие частоты не воспринимает. Однако некоторые животные, например летучие мыши и дельфины, способны излучать ультразвук. Благодаря этому дельфины уверенно ориентируются в мутной воде, а летучие мыши способны летать в полной темноте, не натыкаясь на преграды.

Ультразвуковое излучение обладает ярко выраженным свойством направленности. Это свойство впервые использовали французский физик Поль Ланжевен и рус. изобретатель К. В. Шиловский для устройства гидролокатора-прибора позволяющего обнаруживать подводные лодки и подводные мины. Его также можно использовать для подводной сигнализации, для оповещения о близости рифов, песчаных отмелей, айсбергов и всякого рода препятствий, принимая эхо-сигнал, который порождает препятствие.

Ультразвук находит широкое применение в науке и технике. В промышленности по отражению ультразвука от трещины в металлической отливке судят о наличии в ней дефектов. В 20-х годах физик С. Я. Соколов установил, что дефекты в веществе сильно рассеивают ультразвук. В 1928 г. он построил первый в мире ультразвуковой дефектоскоп сквозного прозвучивания. С помощью ультразвука удается осуществить пайку алюминиевых изделий. Преобразование ультразвука в электрические колебания, а их затем в свет позволяет осуществить звуковидение. При помощи звуковидения можно видеть предметы в непрозрачной для света среде. Ультразвук применяется в гидроакустике: посылая короткие импульcы ультразвуковых сигналов, можно уловить их отражение от дна или других предметов. По времени запаздывания отраженной волны можно судить о расстоянии до препятствия. Использующиеся при этом гидролокаторы позволяют измерять глубину моря, решать различные навигационные задачи ( плавание вблизи скал, рифов и т. д. ), осуществлять рыбопромысловую разведку (обнаруживать косяки рыб), а также решать военные задачи ( поиски подводных лодок противника, без перископные торпедные атаки и др. ) Ультразвук оказывает и биологическое действие. Микробы в поле ультразвука погибают. С помощью ультразвука можно стерилизовать молоко, лекарственные вещества, медицинские инструменты и др. Ультразвук применяется в медицине (сварка сломанных костей, обнаружение опухолей, диагностические исследования акушерстве и др. ). Применение ультразвука обширное, вот некоторые из них: Ультразвуковой локаторный поводырь для слепых (1), звучащая рыболовная сеть для отпугивания дельфинов, звуковой термометр, переписки китов с помощью акустических датчиков, ультразвуковой пятновыводитель, звук против желчнокаменной болезни, предпосевная обработка семян, исследование износа оборудования, сушка материалов под действием сильного звука - акустическая сушка путем сбрасывания влаги в результате звуковой вибрации, акустическая диагностика заболеваний легких, акустическое управление плазмой, ультразвуковое полирование, исследование звуков животных, изучение звучания клеток (соноциология), ультразвуковой скальпель, отчистка котлов от накипи, днищ кораблей и судов от нароста. Ультразвуковая диагностика по сравнению с рентгеновской - безвредна для человеческого организма, без всяких последствий ( при необходимости) можно делать несколько раз в день.

Источники звука делятся на: искусственные и естественные. Что касается человека, то у него можно выделить два биологических блока: ухо-звукоприемник и гортань-источник.

Человеческие органы слуха и звука сложно устроены, процессы восприятия звука до конца не изучены.

Ухо - универсальный звукоприемник, сочетающий в себе: анализатор-разделитель звука по частотам; резонатор—усилитель звука; выберателя звука и передатчика его в мозг. Можно выделить три отдела: наружное, среднее и внутреннее ухо.

Основными частями уха являются: наружное - ушная раковина, слуховой канал, барабанная перепонка (его функция - улавливание звука и его передача); среднее-полость объемом 1-2 см3, заполненное воздухом, в этой полости имеются три подвижно соединенные между собой косточки: молоточек, наковальня и стремечко (молоточек соединен с барабанной перепонкой, а стремечко через овальное окошко-с внутренним ухом). Среднее ухо через евстахиевую трубу, соединяется с носоглоткой - это своеобразный предохранительный клапан. При перепадах давления (на самолете и подводной лодке) рекомендуется открывать рот и совершать глотательные движения, т. к. при этом открывается евстахиевая труба и давление на барабанную перепонку уменьшается.

Внутреннее ухо находится в толще височной кости, где расположен костный лабиринт, внутри которого находится перепончатый лабиринт. Внутреннее ухо заполнено жидкостью. Оно представлено тремя полукружными каналами (вестибулярный аппарат) и улиткой - своеобразный спиральный канал, посредине которого натянута мембрана, а поперек нее – волокна (наподобие лестницы). На этих волокнах расположены цилиндрические эпителиальные клетки, которые образуют кортиев орган - на них то и оканчиваются чувствительные волокна слухового нерва ( рецепторы). Здесь происходит преобразование звуковой энергии в энергию нервных импульсов, которые по слуховому нерву проходят в слуховой центр, находящийся в височной доле коры больших полушарий головного мозга.

Механизм восприятия и передачи звуковых волн: звуковые колебания воздуха вызывают колебания барабанной перепонки, выполняющую роль мембраны микрофона, и через слуховые косточки в усиленном виде передаются к внутреннему уху, где вызывают колебания жидкости, заполняющей канал улитки. При этом начинают колебаться волокна основной мембраны и клетки кортиева органа, аналогично угольному порошку в микрофоне. При каждом подъеме они волосками упираются в покровную мембрану, волоски при этом сгибаются, мембранный потенциал уменьшается, и в нервных волосках возникает возбуждение. (Звук разной частоты воспринимается разными клетками улитки - как тысячиструнная арфа). Далее по слуховому нерву импульсы передаются в слуховой центр височной доли - мозг, который обрабатывает поступающие импульсы, в результате чего и создается звуковые ощущения.

Источник звука: гортань, голосовые связки, воздушные пути ( трахея, бронхи, легкие), ротовая и носовая полости (отражение звука от неба). Воздух, которым мы дышим, выходит из легких через дыхательные пути в гортань, где находятся голосовые связки. Под давлением выдыхаемого воздуха они начинают колебаться. Роль резонатора играют полости рта и носа, а также груди. Для членораздельной речи кроме голосовых связок необходимы также язык, губы, щеки, мягкое небо и подгортанник.

Высота голоса зависит от длины и натяжения голосовых связок: у мужчины - длиной 18-25 мм, у женщины-15-20 мм.

И так, источником звука может быть любое колеблющее тело, а воспринимать звук может приемник, например, микрофон.

Микрофон - преобразует механические звуковые колебания в электрические (аналогичные процессы происходят и в приемнике звука человека).

Звуковая волна невидима, но ее можно услышать и зарегистрировать с помощью физических приборов.

Первый микрофон был создан англичанином Д. Юзом в 1878 г

Простейший микрофон является угольный, используемый в телефонной трубке. Мембрана этого микрофона колеблется под действием звукового давления и при этом изменяет степень уплотнения находящегося под ней угольного порошка. Сопротивление порошка изменяется, в результате этого ток, протекающий через микрофон, начинает совершать колебания звуковой частоты. Ранее, в 1861 г. немецкий учитель Ф. Рейс для демонстрации принципа действия уха из подручных материалов: кусочка кожи, проволоки, вязальной спицы, части корпуса скрипки - собрал “механическое ухо”, что бы “увидеть и почувствовать звук”. Аппарат Рейса, в котором мембраной служила кожаная диафрагма, натянутая на четырехугольную коробку с раструбом, обладал недостатками и не мог полностью передавать речь.

Более совершенный аппарат для преобразования звука в электрические сигналы удалось в 1855 г. амер. изобретатель. (профессор электротехники и музыки) Д. Юзу. Сначала он использовал метал. опилки, дробь, проволочные гвозди, а затем графит и угол. Угольные микрофоны используются в телефонах, микрофонах - в радиостудиях, на телевидении для записи звука на магнитную ленту магнитофона.

Электрофон-устройство для воспроизведения звука, записанного на грампластинку.

Первым аппаратом для записи и воспроизведения звука был фонограф, изобретенный в 1877 г. Т. А. Эдисоном. В этом аппарате звуковые колебания приводили в движение мембрану с иглой. Микрофон заменял рупор. От голоса колебалась тонкая стеклянная мембрана и приводила в движение стеклянный резец. Игла выдавливала на вращающемся восковым валике канавку, глубина которой изменялась в соответствии со звуковыми колебаниями. Для воспроизведения звука в канавку снова помещалась игла. При вращении валика она раскачивала мембрану, которая излучала звуковые колебания в каучуковых трубках-наушниках. Усовершенствованные диктофоны подобного типа, оснащенные уже электроникой, выпускались в США фирмой “ Стенофон” вплоть до 50-х годов. Валик размером примерно со стакан давал очень четкую десятиминутную запись. Восковый валик с записью существовал в единственном экземпляре и не поддавался тиражированию. Немецкий инженер Э. Берлинер предложил записывать звук не на валик, а на диски, с которых легко было получить металлические копии-матрицы. Они затем использовались для прессования пластинок из целлулоида или смолы. Принцип механической записи и воспроизведения звуков современных аппаратах сохранился почти неизменным.

Телефонограф Пульсена - по существу, магнитофон-диктофон. В аппарате, представленном на рисунке, достигалась очень качественная для своего времени пятиминутная фонограмма на тонкой стальной проволоке, уложенной в виде плоской спирали на диске. Таким образом, удалось осуществить запись работы научного конгресса. Правда, общий вес записи приближался к пятнадцати тоннам!. Неудивительно, что изобретатели продолжили поиск. К чему он привел, вы можете убедиться, включив свой магнитофон.

В современных аппаратах одноголосое (монозвук) звучание заменено объемным стереофоническим звукопроизведением. Стериофония - пространственное звуковое поле, создаваемое в ощущениях одного и того же звука правым и левым ухом. (2 микрофона, 2 независимых канала передачи и 2 громкоговорителя).

Биография Томаса Альва Эдисона ( 1847-1931).

На счету известного американского изобретателя более 1000 патентов на изобретения и усовершенствования и одно научное открытие. На вопрос, когда он все это успел, Эдисон полушутливо - полусерьезно ответил: ”Очень просто: ел в два раза меньше, спал в два раза меньше, работал в два раза больше”.

Томас Эдисон родился 11 февраля 1847 г. в средней американской семье в штате Огайо. Его детство можно легко себе представить, прочитав книгу М. Твена “Приключения Тома Сойера”. Жил он в таком же маленьком городке и был таким же смышленым и предприимчивым пареньком, как Том Сойер. Его так же считали ленивым учеником, хотя внимательный учитель мог бы заметить в нем природную любознательность и склонность к исследованиям. В подвале дома он устроил химическую лабораторию и ставил там различные опыты.

В 12 лет Томас бросил школу и стал разносчиком газет, а с 16 лет работает телеграфистом. Первое изобретение Эдисона связано именно с телеграфным аппаратом. Сделал он это изобретение ради собственного удовольствия: сконструировал приставку, которая автоматически и периодически посылала условный сигнал на станцию, подтверждающую, что телеграфист бдительно дежурит у аппарата. а сам он в это время спал, а так же нашел способ посылать по одному кабелю 2 или 4 телеграммы одновременно. Если ему было что-то не понятно, он обращался к соответствующей литературе. Он просматривал огромное количество специальных книг, статей, восполняя тем самым отсутствие необходимого образования. (Его личная библиотека в последние годы насчитывала около 60 тыс. книг и журналов на различных европейских языках). Подобно М. Фарадею и А. Амперу, Эдисон был великим самоучкой, жаждущий знаний и практического успеха в жизни. Любимыми предметами его были физика, химия, механика. В 16 лет пытается прочесть “Начала” Ньютона, но из-за не знаний математики, мало что понял. Гораздо больше ему понравилось “Экспериментальные исследования” М. Фарадея. Чтение этой доступной для него книги дало представление о том, как ставить простые опыты и зародило в его сознании множество идей по использованию электричества в практических целях. Он начинает работать в мастерской бостонского электротехника Ч. Уильямса.

В творчестве Эдисона просматриваются три основных этапа.

1. 1868-1876 гг. -накопление знаний, опыта, навыков изобретательства и создание собственной лаборатории и мастерской в Менлопарке ( вблизи Нью- йорка). Тогда Эдисон получает впервые в своей жизни патент- за изобретение счетчика для подсчета голосов в сенате.

2. 1876-1887 гг. - важнейшие изобретения и усовершенствования - телефон и телеграф. Телефон изобрел А. Белл, а Эдисон внес в него значительные усовершенствования, которые устраняли посторонние шумы и позволяли хорошо слышать собеседника на любом расстоянии. Эдисон как бы подхватывал эстафету первооткрывателей, обнаруживал новое, неведомое -преобразовывал.

Например, разработал метод записи телеграмм на поверхности плоского вращающего диска. Игла по спирали наносила на диске точки и тире. Еще один шаг вперед - появляется аппарат, но уже записывающий не телеграфный код. а звуки человеческой речи - фонограф. Один из первых своих фонографов Эдисон послал Л. Н. Толстому, и благодаря этому для потомков сохранен голос великого писателя. После чего его имя стало известно за приделами его страны. Изобретатели разных стран пошли по его пути: были созданы граммофоны, патефоны, электрофон - (проигрыватель). Эдисон указал с десяток возможных применений фонографа: повторения учебного материала, изучения ин. языков. В 1897 г. фонограф впервые демонстрировался в России в Москве, об его устройстве и действии рассказывал выдающий русский физик А. Г. Столетов. Фонографом пользовался А. П. Чехов и для записи речи туземцев Н. Н. Миклухо- Маклай.

3. 1887-1931 гг. - период, самый продолжительный и продуктивный по выполненным Эдисоном работам в созданном им центре индустриализованного изобретательского труда в г. Вест- Орендже ( штат Нью- Джерси).

Наиболее его известные достижения: усовершенствование лампы накаливания А. Н. Лодыгина (за год провел 6000 опытов) т. е. существенное увеличения их срока службы. Для этого он ищет подходящий материал в различных уголках Земли, после чего он остановился на японском бамбуке и бристольском картоне, из которых изготовил угольные нити с большим внутренним сопротивлением и малым током потребления, которая горела вместо 2-х часов-45. После этого он приступил к созданию целой сети электроснабжения: генераторы, параллельное распределение энергии, счетчики. выключатели, плавкие предохранители.

Прежде чем начать свою “наполеоновскую” кампанию против устаревшего газового света -своей новой лампочкой накаливания, Эдисон разработал надежный способ измерять потребле-ние электроэнергии - электросчетчик ( 16 мая 1881 г. ).

На эскизе, сделанном Эдисоном, написано: ”Весь счетчик должен быть заключен в герметичный ящик” (чтобы избежать замораживания). Счетчик представлял собой банку с раствором сульфата цинка, в который погружались две параллельные цинковые пластины. Через спираль из серебряной проволоки небольшая часть тока, поступающая к потребителям, отводилась в счетчик, цинк из раствора осаждался на пластинах. Количество прошедшего электричества определяли по весу пластин ежемесячно. Такие счетчики использовались в течение 10 лет.

Эдисон постоянно был в курсе основных научных свершений своего времени, воспитанный на “фарадеевских исследованиях” - свои технические идеи проверял на многочисленных опытах. Хотя сам Эдисон знаниями математики не обладал, он признавал ее возможности как инструмент познания и при случае обращался к помощи профессиональных математиков. Таким образом, исскустно преодолевая отсутствие собственного физико-математического образования, он на практике поступал как истинный исследователь, применяя в своих целях знания и методы науки. Кроме того, в своей практике изобретя какую-то полезную вещь, стремился к ее простоте в употреблении и ее дешевизне, что способствовало быстрому проникновению его изобретений в повседневную жизнь человека. Десятилетием Эдисон усовершенствовал свой фонограф, а однажды даже объединил его действие с кинотографом ( предшественником кинематографа), получив в итоге звуковое кино.

Обычно многочисленные изобретения Эдисона рождались в созданных им лабораториях, число сотрудников которых росло, а сами лаборатории перерастали в институты и компании. В них применялись самое современное физическое оборудование и работали дипломированные ученые и инженеры. По существу он стал организатором первых научно-промышленных комплексов.

Его работоспособность до 50 лет - по 19,5 ч. в сутки, в дальнейшем-18 ч.

В 1882-1883 гг. , изучая почернение стекла лампы накаливания - предположил, что налипающие на стекло частицы несут электрический заряд и если в лампу внести дополнительный электрод и подать на него напряжение, то возможно возникнет эл. ток в вакууме, названное в последствии—эффектом Эдисона. Это было его единственным открытием, но не до конца изученным. Будь он ученым-физиком, возможно, более внимательно отнесся бы к этому явлению. Только в 1904 г. лондонский консультант эдисоновской фирмы анг. физик Дж. А. Флеминг, знавший об эффекте , создал на его основе первый в мире вакуумный диод и указал на его свойство-выпрямлять ток высокой частоты.

Эффект Эдисона получил объяснение как излучение электронов накаленными металлами (термоэлектронная эмиссия).

Эдисона во всем мире называли “ чародеем из Менло-парка”.

Его изобретения широко демонстрировались на всех американских и международных выставка, вызывали у публики всеобщее внимание и восхищение. Ему присуждались многочисленные на-грады за работы в области электротехники и электросвязи. В 1923 г. он был избран иностранным членом АН СССР.

Деятельность Эдисона имела воспитательный характер. Сотни наиболее талантливых своих сотрудников он приучал применять знания на практике, учил сложнейшему искусству творческого решения технических и научных проблем, развивал у них навыки изобретательского труда, умение реально оценивать свои достижения. Невольно он задумался о школьном образовании. Эдисон был убежден в том, что в процессе обучения научные знания должны быть тесно связаны с практикой. “ Мысль ребенка активна. Так почему же нужно производить на него впечатление от вещей через умы, а не через глаза?

Один взгляд на вещь, которую можно во всех подробностях видеть, лучше, чем двухчасовое изучение этой вещи по описаниям. ” На склоне лет Эдисон задумался над тем, чтобы найти себе приемника. Лишь двое из 40 претендентов выдержали сложнейший экзамен, но. Эдисон не повторился.

Умер он 17 октября 1931 г. , оставив свои изобретения, гигантские компании по промышленному использованию научных достижений, а так же последователей, усвоивших и развивших дальнейший эдисоновский образ мышления и поведения в изобретательской деятельности. Подтверждение тому служат неоспоримые успехи современного технического прогресса.

В науке еще есть что открывать и что создавать - надо только очень хорошо поискать, а для этого нужна огромное желание, сила воли и стремление к знаниям.

Доказательством тому служит новое открытие, сделанное в Акустическом институте им. академика Н. Н. Андреева, где на основе фундаментальных исследований свойства звука создают новые высокие технологии. Свои исследования они начали с глобальных проблем: борьбы с парниковым эффектом. Для безошибочных прогнозов нужно точное измерения температуры, которые лежат от сотой до десятой доли градуса в год. И как не странно в этом помог звук, запущенный в океан. В толще воды есть область, где температура меняется только после перепадов в масштабе всей планеты. (в Центральной Антлантиде - звуковой канал на глубине 1500 м, где звук идет с постоянной скоростью и зависит от температуры ). Этим постоянством воспользовались акустики.

Этот научный поиск дал и другие результаты: исследование колебаний уровня Мирового океана, сняли размер “шапки” Северного полюса. Создали прибор - звуковизор- позволяющий заглянуть туда не проникают даже электромагнитные волны. Идею они подхватили у дельфина, который “видит” именно с помощью отраженного от препятствия звука. Вот и звуковизор Акустического института позволяет обнаружить провалы грунта под железной дорогой, слабые места в железнодорожных мостах, нефтепроводах. Но особенно он нужен водолазам, на большой глубине он слеп и ему не помогает даже подсветка, а для звука это не помеха. Отраженный от предметов в воде, он четко вырисовывает их контур на мониторе.

От глобальных проблем акустики перешли к локальным, сугубо бытовым. И создали новинку - холодильник. Да такой, какого нет еще в мире. Холодильник акустический, в котором нет традиционных компонентов (фреон, галон и др. экологически опасные вещества). Холод здесь создает звук. Условно говоря, звук связан с нагреванием и охлаждением – чередование сжатия и разряжения. В области сжатия - повышение температуры, разряжения-понижение. За таким холодильником будущее, особенно если учесть, что несколько лет назад промышленно развитые страны подписали конвенцию о запрещении использования в холодильных установках фреона и других веществ, разрушающих озоновый слой.

Комментарии


Войти или Зарегистрироваться (чтобы оставлять отзывы)