Ученический проект Ультразвук настоящее и будущее

Скорость звука

Этот показатель звуковой волны находится в прямой зависимости от характера среды, в которой она распространяется. Значимую роль здесь играют влажность и температура воздуха. В средних погодных условиях скорость звука составляет приблизительно 340 метров в секунду.

Применение инфразвука

Ультразвук используется для формирования красок и покрытий. Ультразвук – это эффективное средство для смешивания и измельчения компонентов в красящем материале.
С помощью ультразвука создают эмульсии. На несмешивающиеся жидкости воздействуют ультразвуком. Получают лаки, краски, фармацевтические и косметические средства.

Ультразвуковая чистка

Ультразвуковая чистка – безопасная для окружающей среды. С помощью ультразвука очищают провод и кабель, пленку или трубки. Эффект кавитации, генерируемой силой ультразвука, удаляет остатки смазки, включая масло, жир, мыло, пыль.
Изготовление проволоки и кабеля, стержней, лент, труб и крепежа требует смазки. Перед дальнейшей обработкой (оцинкование, экструзия или сварка) их следует очистить от остатков смазки.

В рыбной промышленности применяютультразвуковую эхолокацию дляобнаружения косяков рыб.
Ультразвуковыеволны отражаются от косяков рыб иприходят в приёмник ультразвука раньше,чем ультразвуковая волна,отразившаяся от дна.

Такой вид сварки применяется для соединениядеталей, нагрев которых затруднен, или присоединении разнородных металлов илиметаллов с прочными окисными пленками(алюминий, нержавеющие стали).

В изделиях находят дефект путём излучения и принятия ультразвуковыхколебаний. Затем проводят анализ амплитуды, времени прихода колебаний, формы и других характеристик с помощьюспециального оборудования —ультразвукового дефектоскопа.

Локационный аппарат летучих мышей представляет значительный интерес для биологов, учёных и техников, так как он обладает более высокой точностью, чем созданные человеком радио- и гидролокаторы. Эхолокатор летучих мышей – очень точный навигационный прибор – природный звуковой радар: во время полёта летучая мышь излучает короткие ультразвуковые сигналы на частоте около 8·104 Гц, а затем воспринимает эхо-сигналы, которые приходят к ней от ближайших препятствий и от пролетающих вблизи насекомых.

Благодаря бактерицидному эффекту ультразвук применяют для стерилизации пищевых продуктов (молоко, фруктовые соки, вина). При облучении ультразвуком консервируемый продукт не подвергается нагреву до высокой температуры и сохраняет вкусовые качества.

 С помощью ультразвука разрушают микробактерии туберкулеза, возбудителей тифа, коклюша, вирусы полиомиелита, энцефалита и бешенства, некоторые виды кокков (стафилококки, стрептококки) и т. д.

Излучатель ультразвука

В настоящее время подводные лодки — основная ударная сила флота. Лодки вооружены торпедами и ракетами. Подводная лодка — грозное оружие. Самое главное — своевременно обнаружить подводную лодку противника. На кораблях устанавливают гидролокаторы, которые позволяют обнаруживать подводную лодку и определять до нее расстояние. Военно-морские специалисты — гидроакустики следят за показаниями гидроакустических приборов. Гидроакустик первый обнаруживает противника. По его данным командир корабля принимает решение о ведении боя.

Гидролокаторы

Гидролокация - это метод определения расстояния до объектов под водой при помощи ультразвуковых сигналов. На дне судна помещают излучатель и приемник ультразвука. Излучатель посылает на дно короткие ультразвуковые сигналы. Время отправления каждого сигнала регистрируется прибором. Отражаясь от морского дна, сигнал через некоторое время достигает приемника. Момент приёма сигнала тоже регистрируется. Таким образом, за время, которое проходит с момента отправления сигнала до момента его приёма, сигнал проходит путь, равный удвоенной глубине моря.

Альтернативное зрение 
Ученые считают, что свойства ультразвука в будущем смогут помочь слепым людям научиться «видеть» так же, как летучие мыши видят при помощи эхолокации. Ученые из Калифорнии (США) создали ультразвуковой шлем, который посылает похожие ультразвуковые волны. Шлем преобразует отраженные сигналы в слышимые звуки. Человеческий мозг превращает звуки в подробный мысленный снимок окружающей среды. На основе этой практичной технологии изготавливают специальные очки.
 

Исследовательские применения ультразвука (поиск подземных нефтяных и газовых месторождений) не ограничиваются планетой Земля. Так, на планете Марс, понадобятся новые способы анализа марсианской среды. Гравитация на Марсе ниже, чем на Земле (3,711 м/с² и 9,807 м/с²).
Из-за малой гравитации на Марсе обычные сверла не смогут работать с обычной силой, поэтому ученые рассматривают вариант использования ультразвуковых приборов для сбора образцов.

С помощью ультразвука объекты могут преодолеть гравитацию. Ученые из Бристольского университета (Великобритания) показали, что контролируя и фокусируя звуковые волны можно создать достаточно силы, чтобы поднять объект с земли. У такой технологии есть потенциал преобразовать область медицины. Например, ее можно использовать для перемещения лекарств по телу в направлении целевых клеток.

Выводы

Мы выяснили:
Ультразвук широко используется в медицине. Это помогает решать проблемы сохранения здоровья.
Выпускаются бытовые устройства, в которых используются ультразвуковые импульсы: компактные стиральные машинки, которые стирают без моющих средств, дальномеры, рулетки, увлажнители, отпугиватели для грызунов и т.п.
От применения ультразвуковой дефектоскопии на железной дороге, мостовых сооружениях зависит безопасность движения и перевозок.
Мы научились:
Решать практические задачи по вычислению характеристик звуковой волны.
Следовательно, будущее ультразвука безгранично. Современная наука продолжает находить новые способы применения ультразвука. Это ведет к улучшению качества жизни каждого человека. Значит, выдвинутая гипотеза подтвердилась.

Список использованной литературы(методическое обеспечение)

Волков В. А. Поурочные разработки по программе А. В. Перышкина, глава II. – М. : ВАКО, 2007, -368с.- (В помощь школьному учителю).
Гулиа Н. В. Удивительная физика: О чем молчали учебники. – М.: Издательство НЦ ЭНАС, 2005.
Перельман Я. И. Занимательная физика, книга 2 (глава десятая «Звук»)- М.: Наука, 1979,- с. 252-271.
Поляков В. А. Ультразвуковая резка костей и сварка биологических тканей / В. А. Поляков. - М., 1973
Ультразвуковые процессы и аппараты в биологии и медицине". Учебное пособие для студентов, под редакцией профессора В.Н. Лясникова (СГТУ, Саратов 2005 г.)
Ультразвук. Маленькая энциклопедия / под ред. И. П. Голяминой-М.: Советская энциклопедия, 1979.
Эльпинер И. Е. Ультразвук. Физико - химическое и биологическое действие / И. Е. Эльпинер. - М., 1963.
Я познаю мир: Дет. Энциклопедия.: Физика/ Авт. -сост. Леонович А. А. – М.: «Издательство АСТ», 2001.

Источники информации (Интернет-ресурсы)

Пять применений ультразвука, которые изменят мир.
(https://hi-news.ru/technology/pyat-primenenij-ultrazvuka-kotorye-izmenyat-mir.html)
Ультразвук: неслышное ощутимо. (http://www.unident.ru/publications/Ultrazvuk-neslyshnoe-oschutimo-11380.phtml)

Источники иллюстраций (фотографий).

Ультразвук, применение ультразвука (http://www.uzo.matrixplus.ru/index.htm)
Что такое эхолот (https://seacomm.ru/dokumentacija/5169/)
Производство красок с помощью ультразвука (https://mill.globecore.ru/)
Ультразвук в обороне страны (http://zadereyko.info/library/ultrazvuk_v_voennom_dele_vvedenie.htm)
Пять применений ультразвука, которые изменят мир
(https://hi-news.ru/technology/pyat-primenenij-ultrazvuka-kotorye-izmenyat-mir.html)