Воспроизведение максимально громкого звука

02.06.2019

Группа исследователей из Лаборатории линейных ускорителей SLAC Стэнфордского университета создала то, что можно считать звуком с максимально возможным уровнем громкости. Для этого был использован один из самых мощных рентгеновских лазеров LCLS (Linac Coherent Light Source), луч которого был сфокусирован на тончайшей струйке воды. "Взрывное" испарение воды создало звуковую волну с невероятно высоким акустическим давлением, сила которого немного превысила отметку в 270 децибелов.

Сила звука измеряется децибелах, а шкала силы звука имеет логарифмическую зависимость. Самый слабый звук, который способно различить ухо человека - это звук летающего комара с расстояния 3 метров. Уровень звука при нормальном неторопливом разговоре составляет 55 децибелов, звука взлетающего реактивного самолета с расстояния 100 метров - 130 децибелов, а звук, "извергаемый" динамиками при выступлении рок-группы - 150 децибелов.

Однако, сила звука в воздухе принципиально не может превышать отметку в 194 децибела, а в воде - около 270 децибелов. При дальнейшем повышении мощности излучателя волн нарушается гармоническая форма звуковых волн, возникают гармоники, но сила звука остается на неизменном максимальном уровне.

Этот эффект произошел, когда ученые "выстрелили" лучом рентгеновского лазера по струйкам воды, диаметр которых находился в диапазоне от 14 до 30 микрометров. Вода, попавшая под воздействие лазера, моментально испарилась и создала ударную волну, распространение которой сделало чередующиеся области высокого и низкого давления - очень громкий подводный звук, другими словами.

После того, как исследователи начали поднимать мощность лазера еще выше, громкость подводного звука начала расти. Но, по достижению максимального уровня звука, звуковая волна "сломалась" и образовались крошечные пузырьки, которые моментально разрушились, образуя явление, называемое кавитацией. Это явление возникает в районе быстро вращающихся винтов морских судов и подводных лодок, кроме этого, его используют для снижения силы сопротивления воды при движении под водой с большой скоростью.

Отметим, что достижение максимального порога уровня звука под водой имеет, помимо академической ценности, и практическую ценность тоже. Понимание процессов, возникающих в воде и в воздухе при распространении мощных звуковых волн, позволит ученым найти способы защиты миниатюрных образцов, подвергающихся анализу при помощи электронных микроскопов и рентгеновских лазеров, что станет большим подспорьем при разработке новых наноматериалов, медицинских препаратов и т.п.

<< Назад: Генетическое оружие 03.06.2019

>> Вперед: Макрофаги в условиях гипоксии 02.06.2019

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Гибкий алмаз вырабатывает электричество 15.09.2026

Алмаз традиционно воспринимается как исключительно твердый и практически неподвижный материал, поэтому возможность получать из него электричество при механической деформации долгое время казалась невероятной. В начале XX века алмаз относили к непьезоэлектрическим материалам, то есть считалось, что при сжатии или изгибе он, в отличие от кварца, не способен создавать электрический заряд. Однако исследователи из Университета Гонконга обнаружили, что при определенных условиях это представление требует пересмотра. Проблема заключалась прежде всего в физической природе самого минерала. Обычный алмаз настолько тверд, что заметно согнуть его практически невозможно. Поэтому специалисты использовали другой подход и изготовили из алмаза чрезвычайно тонкую гибкую мембрану. После механического воздействия на такую конструкцию измерительные приборы зарегистрировали устойчивые электрические сигналы. Эксперименты неоднократно повторяли и проводили в различных условиях, чтобы исключить случайное про ...>>

Найдена химическая причина возрастных изменений запаха кожи 14.09.2026

Запах человеческого тела меняется на протяжении всей жизни, и особенно заметные изменения могут происходить в пожилом возрасте. Речь идет не только о привычном запахе пота или особенностях гигиены: старение сопровождается целым комплексом биохимических процессов в коже, способных влиять на ее естественный запах. Ученые обнаружили одно из веществ, которое связывают с характерным ароматом, часто называемым "запахом старости". Исследователи установили, что важную роль в этом процессе играет 2-ноненаль - органическое соединение из группы ненасыщенных жирных альдегидов. Это вещество обладает характерным запахом, который нередко описывают как сочетание прогорклого масла и затхлого картона. Его количество в коже увеличивается по мере старения организма, поэтому концентрация 2-ноненаля рассматривается специалистами как одна из биохимических причин возрастного изменения запаха. По словам дерматологов, заметные изменения начинают становиться более вероятными после 40 лет. Доктор Сонал Чоуд ...>>

Случайная новость из Архива Новые микросхемы NXP Semiconductors для миниатюрных блоков питания 26.03.2014 Новые микросхемы от компании NXP Semiconductors позволяют создавать встроенные в штепсельную вилку блоки питания мощность до 45 Вт. В последние годы помимо традиционных внешних блоков питания (БП) для питания ноутбуков предложены и другие интересные варианты. Это, например, питание по кабелю Ethernet, беспроводные способы передачи энергии, питание через USB (с поддержкой мощности до 100 Вт), или при помощи внешних кабелей PCIe. При этом, какие бы новые интересные подходы не появлялись, вряд ли можно будет отказаться от обычного блока питания даже в долгосрочной перспективе. Но даже при таком "консервативном" подходе появляются инновационные решения. К примеру, компания NXP Semiconductors недавно анонсировала комплект преобразователей напряжения на основе которых можно создать миниатюрные, легкие и эффективные блоки питания для ноутбуков с потребляемой мощностью не более 45 Вт. Это микросхемы TEA1892 и TEA1836, созданные в рамках платформы "GreenChip". По информации разработчика, на основе пары этих микросхем можно выпускать блоки питания размером вдвое меньше обычного шоколадного батончика. Благодаря такой компактности появляется возможность встраивать блоки питания непосредственно в штепсельные разъемы для подключения к сети переменного тока. Это значительно упростит конструкцию и сделает более удобной эксплуатацию внешних БП для ноутбуков. Весьма немаловажно, что высокая степень интеграции не означает, что компоненты БП будут подвержены перегреву при работе на максимальной мощности. КПД преобразователей - свыше 93%, а максимальная температура корпуса не должна превышать 55°С. Также новая пара микросхем отличается крайне низким потреблением в ждущем режиме: в режиме простоя энергопотребление составит менее 30 мВт.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026