Plik propagacja dźwięku występuje zawsze w ośrodku materialnym, ponieważ dźwięk jest falą podłużną, która naprzemiennie ściska i rozszerza cząsteczki ośrodka. Może być przenoszony przez powietrze, ciecze i ciała stałe.
Powietrze jest najpowszechniejszym medium do rozchodzenia się dźwięku. Wibracje wytwarzane przez źródło dźwięku, takie jak głos lub róg, są kolejno przekazywane we wszystkich kierunkach do otaczających cząsteczek powietrza i ich sąsiadów..
To zaburzenie powoduje zmiany ciśnienia w powietrzu, tworząc fale ciśnienia. Te zmiany są propagowane i kiedy docierają do błony bębenkowej, zaczyna wibrować i wytwarzany jest sygnał dźwiękowy..
Fale przenoszą energię z taką samą prędkością, jak zakłócenie. Na przykład w powietrzu dźwięk przemieszcza się z prędkością około 343,2 m / sw normalnych warunkach temperatury i ciśnienia, przy czym prędkość ta jest charakterystyczna dla ośrodka, jak zobaczymy później..
Indeks artykułów
Rozchodzenie się dźwięku odbywa się zasadniczo na dwa sposoby, pierwszy to dźwięk pochodzący bezpośrednio ze źródła, z którego pochodzi. Drugi to fale dźwiękowe, które odbijają się od przeszkód, takich jak ściany pomieszczeń, tworząc odbijające się pole dźwiękowe..
Te odbicia fal dźwiękowych mogą występować wielokrotnie i to, co jest interpretowane jako dźwięk, to ciśnienie akustyczne wynikające z bezpośredniego pola dźwiękowego i pola pogłosowego..
W tym procesie fale dźwiękowe oddają swoją energię ośrodkowi i osłabiają się wraz z odległością, aż znikną..
Szybkość, z jaką dźwięk rozchodzi się w różnych mediach, zależy od ich właściwości. Najważniejsze z nich to gęstość, elastyczność, wilgotność, zasolenie i temperatura. Kiedy te się zmieniają, prędkość dźwięku również.
Gęstość ośrodka jest miarą jego bezwładności, czyli oporu na przejście fali ciśnienia. Bardzo gęsty materiał początkowo przeciwstawia się przejściu dźwięku.
Ze swojej strony elastyczność wskazuje, jak łatwo medium odzyskuje swoje właściwości po naruszeniu. W ośrodku elastycznym fale dźwiękowe przemieszczają się łatwiej niż w ośrodku sztywnym, ponieważ cząsteczki są bardziej skłonne do ciągłego wibrowania..
Jest zwana wielkość fizyczna moduł ściśliwości opisać, jak elastyczne jest medium.
Generalnie dźwięk rozchodzi się w medium z prędkością określoną wzorem:
Gdzie właściwość sprężystości to moduł ściśliwości B, a właściwość y to gęstość ρ:
Wreszcie temperatura jest kolejnym ważnym czynnikiem, gdy dźwięk rozchodzi się przez gaz, taki jak powietrze, które jest ośrodkiem, przez który rozchodzi się większość fal dźwiękowych. Rozważając model gazu doskonałego, iloraz B / ρ zależy tylko od jego temperatury T..
W ten sposób prędkość dźwięku w powietrzu przy 0ºC wynosi 331 m / s, natomiast przy 20ºC jej wartość wynosi 343 m / s. Różnica jest wyjaśniona, ponieważ wraz ze wzrostem temperatury wzrasta również stan wibracyjny cząsteczek powietrza, ułatwiając przejście zakłócenia..
Dźwięk to fala mechaniczna, która do rozchodzenia się potrzebuje medium materialnego. Dlatego nie ma możliwości przesyłania dźwięku w próżni, w przeciwieństwie do fal elektromagnetycznych, które mogą to zrobić bez większych problemów..
Powietrze jest najbardziej powszechnym środowiskiem przenoszenia dźwięku, podobnie jak inne gazy. Zakłócenia są przenoszone przez zderzenia między cząsteczkami gazu w taki sposób, że im większa gęstość gazu, tym szybciej dźwięk rozchodzi się..
Jak powiedzieliśmy wcześniej, temperatura wpływa na propagację dźwięku w gazach, ponieważ gdy jest wyższa, zderzenia między cząsteczkami są częstsze.
W powietrzu zależność prędkości dźwięku v od temperatury T w kelwinach jest wyrażona wzorem:
Często temperatura nie jest rozłożona równomiernie w danym miejscu, na przykład w sali koncertowej. Cieplejsze powietrze znajduje się bliżej podłogi, natomiast nad widownią może być chłodniejsze nawet o 5ºC, co wpływa na rozchodzenie się dźwięku w pomieszczeniu, gdyż dźwięk porusza się szybciej w miejscach bardziej gorących.
Dźwięk rozchodzi się szybciej w cieczach niż w gazach, a nawet szybciej w ciałach stałych. Na przykład w wodzie słodkiej i słonej, zarówno w temperaturze 25 ° C, prędkość dźwięku wynosi odpowiednio 1493 m / s i 1533 m / s, około cztery razy więcej niż w powietrzu, około.
Łatwo to sprawdzić, zanurzając głowę w wodzie, dzięki czemu hałas silników łodzi jest znacznie lepszy niż w powietrzu.
Ale w solidnych materiałach, takich jak stal i szkło, dźwięk może dochodzić nawet do 5920 m / s, dlatego znacznie lepiej przewodzą dźwięk..
Fale dźwiękowe interferują konstruktywnie lub destrukcyjnie, innymi słowy nakładają się na siebie. Możesz łatwo doświadczyć tego efektu za pomocą prostego eksperymentu:
-1 para głośników, takich jak te, których używasz w komputerach stacjonarnych.
-Telefon komórkowy z zainstalowaną aplikacją generującą fale.
-Miarka
Eksperyment przeprowadzany jest w dużym, otwartym pomieszczeniu. Głośniki są ustawione obok siebie w odległości 80 cm i mają identyczną orientację.
Teraz głośniki są podłączone do telefonu i oba są włączone z równą głośnością. W generatorze wybierana jest określona częstotliwość, na przykład 1000 Hz.
Następnie trzeba poruszać się wzdłuż linii łączącej kolumny, ale zachowując odstęp około 3 m. Od razu widać, że w niektórych punktach natężenie dźwięku wzrasta (ingerencja konstruktywna) w jednych punktach aw innych maleje (ingerencja destrukcyjna).
Zauważa się również, że stojąc w równoodległym punkcie od głośników, jest to zawsze miejsce konstruktywnej ingerencji..
To doświadczenie, wymagające udziału dwóch osób, służy weryfikacji, czy obiekty mają charakterystyczne częstotliwości.
2 identyczne puste butelki.
Uczestnicy muszą trzymać swoje butelki w pozycji pionowej i pionowej oraz być oddzieleni na odległość około 2 m. Jedna z osób dmucha przez usta butelki, pobudzając strumień powietrza ukośnie, druga osoba trzyma butelkę pionowo przy uchu.
Słuchacz od razu zauważa, że dźwięk wydaje się pochodzić z jego własnej butelki, chociaż oryginalny dźwięk jest wytwarzany w butelce, którą dmucha druga osoba. To zjawisko nazywa się rezonans.
Doświadczenie można powtórzyć, jeśli butelka dmuchającej osoby zostanie napełniona do połowy wodą. W tym przypadku dźwięk również jest nagrywany, ale wyższy.
Jeszcze bez komentarzy