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:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Жидкость, затвердевающая при нагревании 08.06.2005 Вообще-то, такого рода жидкости давно известны. Например, при нагревании затвердевает белок куриного яйца. Но при охлаждении он не становится опять жидким, а вот состав, полученный французскими химиками, именно так реагирует на изменения температуры. Находка сделана случайно. В одном из экспериментов химики из Института имени Лауэ и Ланжевена смешали в пробирке небольшое количество воды, большой объем 4-метилпиридина (канцерогенный растворитель) и немного циклодекстрина (разновидность сахара). При нагревании пробирки до 45 градусов Цельсия эта прозрачная смесь стала молочно-белой и затвердела. Если продолжить нагревание до 95 градусов или охладить пробирку ниже 45 градусов, смесь снова становится жидкой. Практического применения этот любопытный физико-химический феномен пока не имеет.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025