Ультразвук в природе

Ультразвук . Человеческое ухо воспринимает распространяющиеся в среде упругие волны Что такое ультразвук.

 

Если какое-либо тело колеблется в упругой среде быстрее, чем  среда успевает обтекать его,  оно  своим движением то сжимает, то разрежает  среду. Слои повышенного и пониженного  давления разбегаются от колеблющегося  тела  во все стороны и образуют звуковые волны. Если колебания тела, создающего волну следуют друг за другом не реже, чем 16 раз в секунду не чаще, чем 18 тысяч раз в секунду, то человеческое ухо слышит их.

 

 Частоты 16 - 18000 Гц, которые  способен воспринимать слуховой  аппарат человека принято называть  звуковыми, например писк комара  »10 кГц. Но воздух, глубины морей  и земные недра наполнены звуками,  лежащими ниже и выше этого  диапазона – инфра и ультразвуками.  частотой приблизительно до 16-20 кГц; колебания с более высокой частотой представляют собой ультразвук (за пределом слышимости). Обычно ультразвуковым диапазоном считают полосу частот от 20 000 до миллиарда Гц. Звуковые колебания с более высокой частотой называют гиперзвуком. В жидкостях и твердых телах звуковые колебания могут достигать 1000 ГГц.

 

Источники ультразвука:

 

Частота сверхвысокочастотных ультразвуковых волн, применяемых в  промышленности и биологии, лежит  в диапазоне порядка нескольких МГц. Фокусировка таких пучков обычно осуществляется с помощью специальных  звуковых линз и зеркал. Ультразвуковой пучок с необходимыми параметрами  можно получить с помощью соответствующего преобразователя. Наиболее распространены керамические преобразователи из титанита бария. В тех случаях, когда основное значение имеет мощность ультразвукового  пучка, обычно используются механические источники ультразвука. Первоначально  все ультразвуковые волны получали механическим путем (камертоны, свистки, сирены).

Звуковые колебания  с частотой, превышающей частоту, воспринимаемую человеческим ухом (т.е. выше 16 кГц), называются ультразвуком. По скорости распространения звука  в среде судят о ее физических характеристиках. В зависимости  от частоты ультразвук разделяется  на виды:

- высокочастотный (2 –  10 М Гц)

- низкочастотный (20 -100 к  Гц).

 

Использование ультразвука.

Ультразвук различной  частоты применяется с успехом  во многих отраслях науки и техники: в биохимии и биологии, в электрохимии, в металлургии, для очистки воды, при синтезе наночастиц, при дефектоскопии и т.д.

Помимо широкого использования  в диагностических целях, ультразвук применяется в медицине и косметологии.

Ультразвук используется в различных отраслях медицины: в  хирургии и ортопедии (для остеосинтеза, пластических операций, обработки гнойных  ран, рассасывания гематом, в том  числе внутрисуставных, в терапии  болевого синдрома, иногда в сочетании  с фонофорезом анальгетиков). В урологии при терапии цистита, для дробления камней при мочекаменной болезни, в гинекологии при спаечных процессах, хроническом сальпингоофорите. В дерматологии при нейродермите, трофических нарушениях, рубцах, а также в других областях.

В косметологии ультразвук находит широкое применение для  коррекции целлюлита, в лифтинговых программах, для пилинга, коррекции рубцов и застойных пятен постакне.

Сегодня ультразвук применяется  в огромном количестве отраслей. Среди  них: медицина, геология, сталелитейная  промышленность, военная промышленность и т.д. Чрезвычайно интенсивно ультразвук применяется в геологии, существует специальная наука – геофизика.

С помощью ультразвука  геофизики находят залежи ценных ископаемых и определяют глубину  их местонахождения. В металолитейной отрасли ультразвук применяется  для диагностики состояния кристаллической  решетки металла

.В современной медицине  также используется ультразвук. Например, одна из самых распространенных  процедур с его использованием  – УЗИ, где ультразвук используется  для диагностики состояния внутренних  органов. Также применяется ультрозвуковая  физиотерапия, позволяющая ускорить  регенерацию шрамов, тканей, сращивания  костей; ультразвуковая кардиограмма, ультразвуковой остеосинтез. (см. раздел «Иллюстрации»)

Окруженная вражескими суднами подводная лодка имеет  только один безопасный способ связаться  с базой – передать сигнал в  водной среде. Для этого используется особенный условный ультразвуковой сигнал определенной частоты – перехватить  такое послание практически

невозможно, т.к. для этого  необходимо знать его частоту, точное время передачи и «маршрут». Однако отправка сигнала с лодки также  является сложнейшей процедурой –  необходимо учитывать все глубины, температуру воды и т.д. База, получая  сигнал, и, зная время его прохождения, может высчитать расстояния до лодки, в результате – ее местонахождение. Также в подводном флоте используют специальные короткие ультразвуковые импульсы, посылаемые гидролокатором прямо с подводной лодки; импульс отражается от предметов – скал, других судов, и с его помощью рассчитывают направление и расстояние до препятствия (прием, позаимствованный у ночны Резка металла с помощью ультразвука

 

На обычных металлорежущих станках нельзя просверлить в  металлической детали узкое отверстие  сложной формы, например в виде пятиконечной звезды. С помощью ультразвука  это возможно, магнитострикционный  вибратор может просверлить отверстие  любой формы. Ультразвуковое долото вполне заменяет фрезерный станок. При этом такое долото намного  проще фрезерного станка и обрабатывать им металлические детали дешевле и быстрее, чем фрезерным станком.х хищников - летучих мышей).

 

В лабораториях и на производстве применяются ультразвуковые ванны  для очистки лабораторной посуды и деталей от мелких частиц. В  ювелирной промышленности ювелирные  изделия очищают от мелких частиц полировальной пасты в ультразвуковых ваннах. В некоторых стиральных машинах  применяют ультразвук для стирки белья.

Ультразвук  в природе

Летучие мыши, использующие при ночном ориентировании эхолокацию, испускают при этом ртом или имеющим форму параболического зеркала носовым отверстием  сигналы чрезвычайно высокой интенсивности. На расстоянии 1 — 5 см от головы животного давление ультразвука достигает 60 мбар, то есть соответствует в слышимой нами частотной области давлению звука, создаваемого отбойным молотком.

Не менее умелые навигаторы — жирные козодои, или гуахаро. Населяют они горные пещеры Латинской Америки  — от Панамы на северо-западе до Перу на юге и Суринама на востоке. Самый  большой подарок природы —  это способность гуахаро к  эхолокации. Живя в кромешной тьме, жирные козодои, тем не менее, приспособились виртуозно летать по пещерам. Они издают негромкие щёлкающие звуки, свободно улавливаемые 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 чуткой птицей.

В природе УЗ встречается  как в качестве компоненты 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.

 

 

Сирена

Она обладает относительно большой мощностью и применяется  в милицейских и пожарных машинах. 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.

Действие  ультразвука:

 

    * противовоспалительное

    * уменьшение  и рассасывание отеков

    * стимуляция  заживления ран, ускорение регенерации

    * аналгезирующее и спазмолитическое

    * усиление проницаемости  кожи