Zvuková vlna a její charakteristika. Zvukové vlny kolem nás

Zvuk je zvukové vlny, které způsobují kmitání nejmenších částic vzduchu, jiných plynů a také kapalných a pevných médií. Zvuk může nastat pouze tam, kde je látka, bez ohledu na to, jaký agresivní stav je. Ve vakuových podmínkách, kde není médium, se zvuk nezvětšuje, protože neexistují částice, které působí jako propagátory zvukových vln. Například ve vesmíru. Zvuk lze modifikovat, modifikovat, přeměňovat se na jiné formy energie. Takže zvuk přeměněný na rádiové vlny nebo na elektrickou energii může být přenášen na vzdálenosti a zaznamenán na nosičích informací.

Zvuková vlna

Pohyby objektů a těl téměř vždy způsobují kolísání životního prostředí. Nezáleží na tom, jestli je to voda nebo vzduch. V tomto procesu začnou kmity média, na které jsou přenášeny vibrace tělesa, také oscilovat. Vznikají zvukové vlny. A pohyby jsou prováděny směrem dopředu a dozadu, postupně se nahrazují. Zvuková vlna je proto podélná. Nikdy v něm není příčný pohyb nahoru a dolů.

Charakteristika zvukových vln

Jako každý fyzický jev, mají své vlastní hodnoty, s nimiž můžete popsat vlastnosti. Hlavní charakteristiky zvukové vlny jsou její frekvence a amplituda. První hodnota ukazuje, kolik vln se tvoří za sekundu. Druhý určuje sílu vlny. Nízkofrekvenční zvuky mají nízké frekvence a naopak. Frekvence zvuku je měřena v Hertze a pokud přesahuje 20 000 Hz, objeví se ultrazvuk. Existuje dostatek příkladů nízkofrekvenčních a vysokofrekvenčních zvuků v přírodě a ve světě kolem člověka. Slyšení svičení, hrom, řev horské řeky a další jsou různé zvukové frekvence. Amplituda vlny přímo závisí na tom, jak hlasitý je zvuk. Hlasitost naopak klesá se vzdáleností od zdroje zvuku. Proto je amplituda menší, čím dál od epicentra je vlna. Jinými slovy, amplituda zvukové vlny klesá s odstupem od zdroje zvuku.

Rychlost zvuku

Tento indikátor zvukové vlny je přímo úměrný povaze média, ve kterém je distribuován. Jak zde hraje důležitou roli vlhkost i teplota vzduchu. Za průměrných povětrnostních podmínek rychlost zvuku je přibližně 340 metrů za sekundu. Ve fyzice existuje taková věc jako nadzvuková rychlost, která je vždy důležitější než hodnota rychlosti zvuku. Při takové rychlosti se zvukové vlny šíří při pohybu letadla. Letadlo se pohybuje nadzvukovou rychlostí a dokonce předstihuje zvukové vlny, které vytváří. Vzhledem k tlaku, který se postupně zvyšuje za rovinou, vzniká rázová vlna. Zajímavá a málo známá jednotka měření této rychlosti. Říká se Machovi. 1 max se rovná rychlosti zvuku. Pokud se vlna pohybuje rychlostí 2 Mach, pak se šíří dvakrát rychleji než rychlost zvuku.

Hluky

V každodenním životě člověka dochází k neustálému hluku. Hladina hluku se měří v decibelech. Automobilová doprava, vítr, šumění listů, propletení hlasů lidí a další zvukové zvuky jsou naše společníci denně. Ale na takové zvuky má sluchový analyzátor člověka možnost si zvyknout. Existují však takové jevy, které dokonce adaptivní schopnosti lidského ucha nemohou zvládnout. Například hluk převyšující 120 dB může způsobit pocit bolesti. Nejhlasitější zvíře je modrá velryba. Když vydává zvuky, může být slyšet ve vzdálenosti více než 800 kilometrů.

Echo

Jak vzniká ozvěna? Všechno je zde velmi jednoduché. Zvuková vlna má schopnost odrážet z různých povrchů: od vody, ze skály, od stěn v prázdné místnosti. Tato vlna se nám vrací, takže uslyšíme sekundární zvuk. Není to tak jasné jako počáteční, protože nějaká energie zvukové vlny se rozptýlí, když se pohybuje k bariéře.

Echolokace

Odraz zvuku se používá pro různé praktické účely. Například echolokace. Je založen na tom, že pomocí ultrazvukových vln můžete určit vzdálenost k objektu, ze kterého se tyto vlny odrážejí. Výpočty se provádějí při měření doby, po kterou se ultrazvuk dostane na místo a vrátí se. Schopnost echolokace má mnoho zvířat. Například netopýři Delfíni ho používají k hledání jídla. Echolokace nalezla další použití v medicíně. Ve studiích s použitím ultrazvuku se vytváří obraz lidských vnitřních orgánů. Základem této metody je to, že ultrazvuk, který se dostává do jiného prostředí než vzduch, se vrací zpět a vytváří tak obraz.

Zvuková vlna v hudbě

Proč hudební nástroje dělají určité zvuky? Kytarové boje, klavírní melodie, nízké tóny bubnů a trumpet, jemný hlas okouzlující flétny. Všechny tyto a mnoho dalších zvuků jsou způsobeny kolísáním vzduchu, nebo jinými slovy kvůli vzhledu zvukových vln. Ale proč je hudební nástroje tak různorodé? Ukazuje se, že to závisí na některých faktorech. Prvním je tvar nástroje, druhý je materiál, ze kterého je vyroben.

Zvažte to s příkladem. strunné nástroje. Stávají se zdrojem zvuku při dotyku řetězců. V důsledku toho začnou vibrovat a posílat různé zvuky do prostředí. Nízký zvuk libovolného strunového nástroje je způsoben větší tloušťkou a délkou řetězce, stejně jako slabostí jeho napětí. Naopak, čím je řetězec silnější, tím je tenčí a kratší, tím vyšší bude zvuk jako výsledek hry.

Akce mikrofonu

Je založen na přeměně energie zvukových vln na elektrickou energii. V přímém vztahu k tomu je proud a povaha zvuku. Uvnitř každého mikrofonu je tenká deska vyrobená z kovu. Při vystavení zvuku začíná vytvářet oscilační pohyby. Spirála, se kterou je deska připojena, také vibruje, což vede k elektrickému proudu. Proč se objeví? To je způsobeno skutečností, že v mikrofonu jsou také vloženy magnety. Když spirála osciluje mezi jejími póly a je tvořena elektrického proudu který jde do spirály a pak na reproduktor (reproduktor) nebo na techniku ​​pro záznam na informačním médiu (na pásku, disku, počítači). Mimochodem, podobná struktura má mikrofon v telefonu. Jak fungují mikrofony na pevných a mobilních telefonech? Počáteční fáze je pro ně stejná - zvuk lidského hlasu přenáší své oscilace na desku mikrofonu, pak se vše řídí scénářem popsaným výše: spirála, která při pohybu sepne dva póly, vytváří proud. Co dál? Se stacionárním telefonem je vše více či méně jasné - jako u mikrofonu, zvuk přeměněný na elektrický proud prochází dráty. Ale co mobilní telefon nebo například s vysílačkou? V těchto případech je zvuk přeměněn na energii rádiových vln a dopadá na satelit. To je všechno.

Rezonanční jev

Někdy jsou takové podmínky vytvářeny, když se amplituda kmitů fyzického těla dramaticky zvyšuje. To je způsobeno konvergencí hodnot frekvence. nucené vibrace a přirozenou četností objektu (těla). Rezonance může být prospěšná i škodlivá. Například, pro záchranu auta z fossa, je zapnutý a posunutý dopředu a dozadu, aby vyvolal rezonanci a dal setrvačnost auta. Ale došlo k případům negativních důsledků rezonance. Například v Petrohradě zhruba před sto lety se most rozpadl pod synchronizovanými pěšími vojáky.