«Лунариум»
Время работы: с 10:00 до 21:00,
Выходной день: вторник
«Ретро-кафе»: в дни работы Планетария с 10:00 до 20:00.
+7 (495) 221-76-90
АО «Планетарий» © 2017 г. Москва, ул.Садовая-Кудринская, д. 5, стр. 1
> Звук в вакууме
- Залы Планетария
- Схема Планетария
- Экспонаты
Экспонат музея Лунариум
Звук в вакууме
Звуком обычно называют всё то, что может услышать человек. Диапазон частот слышимого нами звука лежит в пределах от 16 Гц до 20 кГц. Это соответствует 16–20 000 колебаний в секунду. Источником звука может выступать тело, совершающее механические колебания в газообразной, жидкой или твёрдой средах.
Таким образом, звук — это особый вид механических колебаний упругой среды, способный вызывать слуховые ощущения. Поэтому звуковые волны, в отличие от электромагнитных, могут распространяться только в сплошной упругой среде, частицы которой способны колебаться.
Это доказал в1660 году британский ученый Роберт Бойль с помощью эксперимента. Он опустил часы в банку и откачал из нее воздух. Звук работающих часов полностью отсутствовал.
Космическое пространство приближено к состоянию физического вакуума, там очень низкие плотность вещества и давление. В таких условиях звук распространяться не может, так как в вакууме нет атомов и молекул, способных передавать механические колебания.
Всё это наглядно демонстрирует экспонат «Звук в вакууме», состоящий из колокольчика, установленного на столешнице под стеклянным куполом. При нормальных условиях (наличие воздуха под куполом) слышен звон колокольчика после нажатия кнопки. Откачав воздух внутри купола, колокольчик перестаёт звенеть. Наличие вакуума под куполом подтверждается также крутящимся вентилятором, перед которым нет движения воздуха.
РЕЖИМ РАБОТЫ
с 10.00 до 21.00
выходной — вторник
Экспозиция верхнего уровня посвящена Земле.
Звук действительно передаётся в вакууме, но совсем не так, как показывают в кино
Два финских физика выяснили условия, при которых звук может передаваться через идеальный вакуум. Эффект сродни квантовому туннелированию, но в дело вступает обычная физика и кое-какое оборудование. Открытие может помочь в разработке MEMS-электроники и в системах теплоотвода.
Источник изображения: Pixabay
Жуоран Генг (Zhuoran Geng) и Илари Маасилта (Ilari Maasilta) из Университета Ювяскюля (Финляндия) утверждают, что их работа отражает первое строгое доказательство полного акустического туннелирования в вакууме. Всё, что нужно для эксперимента, — это два пьезоэлектрических датчика, каждый из которых способен превращать звуковые волны в электрическое напряжение (и наоборот). При этом пьезоэлементы должны быть разделены зазором, меньшим, чем длина волны передаваемого звука. В результате звук «перейдёт» от одного элемента к другому с полной силой, если соблюсти необходимые условия.
Как мы знаем, для распространения звука необходима среда. Звук передаётся за счёт последовательной передачи колебаний атомов и молекул среды соседним частицам. Непосредственно люди слышат (ощущают) колебания воздуха чувствительной мембраной в ушах. Таких условий, очевидно, нет в чистом вакууме — там нечему колебаться и, следовательно, нечему распространять звуковые волны. Но есть лазейка — в вакууме могут распространяться электромагнитные поля, а это шанс для пьезоэлектрических кристаллов, которые в процессе деформации (под воздействием акустических волн) вырабатывают электричество. А где электричество, там и поля.
Учёные использовали в качестве пьезоэлементов оксид цинка. Звуковое колебание создавало механическое напряжение в материале, и это порождало в нём электрическое напряжение и, при определённых условиях, вело к появлению электромагнитного поля. Если в радиусе действия поля первого кристалла находился второй кристалл, то он преобразовывал поле в электрическую энергию и обратно в механическую — фактически в исходный акустический сигнал, который, таким нехитрым (или хитрым) образом преодолевал чистый вакуум. Ширина зазора при этом не должна превышать длины передаваемой звуковой волны.
Источник изображения: Geng and Maasilta, Commun. Phys., 2023)
Также учёные показали, что эффект не зависит от частоты звука. При соблюдении необходимого зазора он работает и для ультразвука и для сверхзвуковых частот. Обнаруженное явление может использоваться как для практических решений, так и для имитации квантового туннелирования, чтобы помочь в развитии квантовой связи, например.
«В большинстве случаев эффект невелик, но мы также обнаружили ситуации, когда полная энергия волны переходит через вакуум со 100 % эффективностью, без каких-либо отражений, — рассказал Маасилта. — Таким образом это явление может найти применение в микроэлектромеханических компонентах (MEMS, технология смартфонов) и в управлении теплом».
В последнем случае, очевидно, учёный имеет в виду отвод тепла от приборов, находящихся в вакууме, что может найти применение в космической технике и не только. О самой работе учёные рассказали в статье в журнале Communications Physics.
Источник:
Почему звук в вакууме не распространяется?
Для распространения звука, очевидно, нужна материальная среда, поддерживающая эти колебания. В вакууме звук распространяться не может просто потому, что ее там нет. Однако, как выяснилось совсем недавно, звуковые колебания могут перескакивать из одного тела в другое через вакуумный зазор субмикронной толщины.
Остальные ответы
там нечему колебаться
Звук в привычном нам понимании это колебания какого-то вещества, а в вакууме никакого вещества нет
Евгений ГоловченкоЗнаток (312) 2 года назад
Ой. Ещё один стереотипномыслящий. Вакуум-не пустой, на самом деле. Расширь своё сознание! «. даже в межзвёздном пространстве есть несколько атомов водорода на кубический сантиметр»-Wikipedia.Также, привет тебе, и твоим коллегам, передаёт квантовая теория поля, которая также утверждает, что вакуум-не абсолютно пустой, а в нём существуют «виртуальные частицы».
僕の 子猫 Оракул (52550) Евгений Чащин, Я так и знал что кто-то это напишет, хотел добавить в своем комменте про это, но не стал. Все понимают, что в вопросе идет речь о полном вакууме который полностью пустой
звук это колебания воздуха, в вакууме воздуха нет
нету воздух
Действительно. почему волны давления не распространяются в среде с нулевым давлением. хм.
потому что нет среды из атомов, по которой он будет распространяться
ПАТАМУШТА ЭТО ЗВУКОВЫЕ КОЛЛЕБАНИЯ. НЕТ СРЕДЫ КОТОРАЯ ПЕРЕДАЁТ ВОЛНУ нет звука.
Ровно потому, что в космическом пространстве МАЛО вещества, которое могло бы передавать механические возмущения в «достаточном количестве», так, чтобы твои хорошие ушки что-то услышали. Звуковая волна просто затихнет. И растворится где-нибудь в нигде.
Вакуум-не пустой. Вас всех что, из одного сарая выпускают?) Поначитались учебников за 8-ой класс, и считают себя умными) Нет никакого вакуума, алло! Пережиток прошлого, ошибка!
И, звук-не только «колебания воздуха». Это вообще прикол.
Потому что звук — это колебания вещества.
Для распространения звука нужна сплошная среда, состоящая из частиц имеющих массу. Это может быть, например, среда из атомов и молекул. То есть газ, жидкость и твердое тело. А вакуум не заполнен ни газом, ни жидкостью, ни твердым телом.
Оказывается, звук может передаваться в вакууме, только не очень далеко
Впервые ученые показали, что звук может проходить через пустоту вакуума. Однако этот трюк, нарушающий правила, требует особых условий и может быть осуществлен только на очень малых расстояниях.
В культовом слогане научно-фантастического фильма 1979 года «Чужой» говорится, что «в космосе никто не услышит твоего крика». Это объясняется тем, что космос — это вакуум, область, лишенная каких-либо частиц. Звуковые волны распространяются, проходя через частицы среды, например воздуха или воды, от источника к получателю. Таким образом, в вакууме нет никакой среды для распространения звука. Космическое пространство на самом деле не является полным вакуумом, поскольку содержит небольшое количество газа, плазмы и других частиц. Но эта материя окружена огромными пространствами пустоты.
Однако в новом исследовании, опубликованном 14 июля в журнале Communications Physics, ученые показали, что звук может перемещаться в вакууме. К сожалению, это не распространяется на человеческие крики.
В новом эксперименте исследователи передавали звуковые волны через вакуум между двумя кристаллами оксида цинка, преобразуя колебания в пульсации в электрическом поле между объектами.
Кристалл оксида цинка является пьезоэлектрическим материалом, то есть при приложении к нему силы или тепла он создает электрический заряд. Поэтому, когда на один из таких кристаллов подается звук, он создает электрический заряд, который вызывает искажение близлежащих электрических полей. Если кристалл имеет общее электрическое поле с другим кристаллом, то магнитное искажение может распространяться от одного к другому через вакуум. Помехи отражают частоту звуковых волн, поэтому принимающий кристалл может превратить помехи обратно в звук по ту сторону вакуума.
Однако искажения не могут распространяться на расстояние, превышающее длину одной звуковой волны. Теоретически это работает с любым звуком, независимо от того, насколько мала длина волны этого звука, при условии, что зазор между кристаллами достаточно мал.
Метод не всегда надежен. В значительной части экспериментов звук передавался между двумя кристаллами не полностью: части волны искажались или отражались при прохождении через электрическое поле, обнаружили исследователи. Однако иногда пьезоэлектрические кристаллы идеально передавали всю звуковую волну.
«В большинстве случаев эффект невелик, но мы также обнаружили ситуации, когда вся энергия волны проходит через вакуум со 100%-ной эффективностью, без каких-либо отражений», — заявил соавтор исследования Илари Маасилта, физик-материалист из Университета Ювяскюля (Финляндия).
По словам ученых, это открытие может в будущем помочь в разработке микроэлектромеханических компонентов, подобных тем, которые используются в смартфонах и другой технике.