Ultradźwięki i ich zastosowanie

Kategoria: Fizyka > Fale

Ultradźwięki i ich zastosowanie


Ultradźwięki

Dźwięk jest to zaburzenie falowe(fale sprężyste) rozchodzące się w ośrodku materialnym(w powietrzu z prędkością ok.330m/s). Źródłem dźwięku słyszalnego dla człowieka jest każde ciało drgające, którego częstotliwość wynosi od 16Hz do 20 000Hz (czyli 20kHz). Nauką o dźwięku jest akustyka.
Jeżeli za detektor dźwięku uznamy np. ucho nietoperza, słonia lub czujniki urządzeń pomiarowych, to dźwiękami staną się także fale znajdujące się absolutnie poza zasięgiem słyszalności ludzi. Delfiny, psy, nietoperze z łatwością rozpoznają ultradźwięki, niedostępne percepcji ludzkiego słuchu. Z kolei słonie posiadają własny rodzaj "mowy" oparty o infradźwięki.
Echolokacja- to sposób ustalania przez niektóre organizmy żywe swego położenia względem otaczających je przedmiotów, polegający na wysyłaniu (do 150 kHz a czasem więcej, są to tzw. piski ultradźwiękowe) i odbieraniu sygnałów akustycznych odbitych od otoczenia.
Ultrasonografia-badanie narządów wewnętrznych za pomocą fal ultradźwiękowych. Metoda diagnostyczna oparta na zjawisku echa ultradźwiękowego. Informacje uzyskane tą metodą mogą być przedstawione na ekranie oscyloskopowym w postaci impulsów lub w postaci obrazu rozkładu tkanek normalnych i patologicznych.
Na rysunku obszar zakreskowany na niebiesko jest "obszarem słyszalności". Dźwięki z zakresu pod tym obszarem są zbyt ciche, aby mogły być słyszalne, dźwięki powyżej tego obszaru są tak głośne, że nie daje się ich wyróżnić jako dźwięk (człowiek nie rozróżnia ich wysokości i barwy, czując jedynie ból w uszach)
Infradźwięki- fale akustyczne (dźwięk) o częstotliwości mniejszej od 20 Hz. Infradźwięki nie są słyszane przez człowieka, lecz przy odpowiednim poziomie ciśnienia akustycznego mogą oddziaływać powodując zaniepokojenie, nudności itp. W naturze towarzyszą eksplozjom, trzęsieniom ziemi, wyładowaniom atmosferycznym itp. Infradźwięki są słabo tłumione w skorupie ziemskiej i w wodzie, mogą się rozchodzić na znaczne odległości.
Wykres słyszalności ludzkiego ucha:



Ultradźwięki- fala akustyczna o częstotliwościach wyższej niż 16 kHz (tj. przekraczającej górny próg słyszalności dla człowieka) i niższej od 100 MHz (hiperdźwięki). W naturze ultradźwięki emitowane są przez niektóre ssaki(m.in. nietoperze i delfiny) i wykorzystywane przez nie do(wyjaśnionej wyżej) echolokacji. Analogiczne zastosowanie znajdują ultradźwięki w technice. Ponadto, ze względu na silną zależność właściwości rozchodzenia się ultradźwięków w danym ośrodku od jego budowy, służą one do badania struktury różnych ciał, m.in. organizmów żywych (tzw. Ultrasonografia). Zogniskowanych wiązek ultradźwięków używa się do odrywania ciał stałych z bardziej elastycznego podłoża (usuwanie kamienia nazębnego, rozbijanie kamieni nerkowych, oczyszczanie powierzchni metali przed lutowaniem itd.).Energia drgań ultradźwięków może być też wykorzystana do rozpylania aerozoli i emulsji, a nawet do spawania.
Wytwarzanie tak szybkich drgań jest możliwe tylko wtedy, gdy przedmiot drgający jest mały i lekki (niech ktoś spróbuje "machać" 30 tysięcy razy na sekundę dużym, ciężkim przedmiotem...)
Jak więc uzyskuje się tak szybkie drgania?


Nazwa urządzenia Jak działa?
piszczałka ultradźwiękowa Galtona - przywoływacz psów w bardzo małej rurce piszczałki powietrze drga z o wiele większą częstotliwością niż w dużej rurze organów koncertowych.
generator piezoelektryczny są materiały (kryształy piezoelektryczne), które zmieniają swoje wymiary po przyłożeniu do nich napięcia Jeżeli to napięcie zmienia się bardzo szybko, wtedy kryształ bardzo szybko się kurczy i rozszerza, przez co generuje ultradźwięki
generator magnetostrykcyjny zjawisko jest podobne do piezoelektrycznego, tylko, że w tym wypadku ruch w generatorze wywoływany jest przez szybko zmienne pole magnetyczne

Zastosowanie ultradźwięków
Ultradźwięki mają szerokie zastosowanie w medycynie i technice.
Oto przykłady zastosowań:
ultrasonograf "prześwietla" ultradźwiękami ciało człowieka
ogniskując ultradźwięki można drganiami pobudzić określony narząd, co ma zastosowanie w medycynie
prześwietlanie ultradźwiękami innych materiałów pozwala na wykrycie w nich wad (defektoskopia ultradźwiękowa)
sondy ultradźwiękowe mierzą głębokość mórz
wysokoenergetyczną wiązką ultradźwiękową można przecinać i wiercić i oczyszczać przedmioty


*****
Czy wiesz, że...

· Słonie porozumiewają się ze sobą za pomocą infradźwięków? Ten sposób komunikacji ma jedną wielką zaletę - zasięg wielu kilometrów i brak przeszkód terenowych, ponieważ infradźwięków właściwie nie da się ekranować, a pochłanianie ich też zachodzi w mniejszym stopniu, niż dla dźwięków słyszalnych przez ludzi.


*****

Z humorem:

Rozmowa dwóch bardzo awangardowych kompozytorów:
- No i co podobała się ta twoja sonata na ultradźwięki?
- Tak, mojemu psu, delfinom i całej rzeszy nietoperzy.



Spróbuj na http://zadane.pl. Rozwiązują 2500 zadań dziennie!
Dodana 2005-09-08 20:44:43 przez [ Kasia ]. ID: 889

Szukaj innych materiałów. Mamy ich: 120 156!:
Twoja wyszukiwarka
Ta praca jest plagiatem? Aby zgłosić plagiat skorzystaj z formularza kontaktowego.
Aby móc komentować zarejestruj się w naszym serwisie, lub jeśli masz konto zaloguj się
Strona główna