Звукови вълни и техните характеристики. Звукови вълни около нас

Звукът е звукови вълни, които причиняват колебания на най-малките частици въздух, други газове, както и течни и твърди среди. Звукът може да се случи само там, където има вещество, независимо от агресивното му състояние. В вакуумни условия, където няма среда, звукът не се разпространява, защото няма частици, които да действат като пропагатори на звуковата вълна. Например, в пространството. Звукът може да бъде модифициран, модифициран, превръщайки се в други форми на енергия. Така звукът, преобразуван в радиовълни или в електрическа енергия, може да се предава на разстояния и да се записва на информационните носители.

Звукова вълна

Движенията на предмети и тела почти винаги причиняват колебания в околната среда. Няма значение дали е вода или въздух. В процеса на това, частиците на средата, към която се предават вибрациите на тялото, също започват да колебаят. Възникват звукови вълни. И движенията се извършват в посоките напред и назад, постепенно се заменят. Следователно звуковата вълна е надлъжна. Никога в него няма напречно движение нагоре и надолу.

Характеристики на звуковата вълна

Както всяко физическо явление, те имат свои собствени стойности, с които можете да опишете свойства. Основните характеристики на звуковата вълна са нейната честота и амплитуда. Първата стойност показва колко вълни се образуват за секунда. Вторият определя силата на вълната. Нискочестотните звуци имат ниски честоти и обратно. Честотата на звука се измерва в Hertz, и ако надвишава 20,000 Hz, тогава се получава ултразвук. Има достатъчно примери за нискочестотни и високочестотни звуци в природата и света около човека. Чурулика на славея, гръмотевица, рев на планинска река и други са различни звукови честоти. Амплитудата на вълната зависи пряко от това колко силен е звукът. Силата на звука, от своя страна, намалява с разстоянието от източника на звука. Съответно, амплитудата е по-малка, по-далеч от епицентъра е вълната. С други думи, амплитудата на звуковата вълна намалява с разстояние от източника на звука.

Скорост на звука

Този индикатор на звуковата вълна е пряко пропорционален на естеството на средата, в която се разпространява. Тук значителна роля играят влажността и температурата на въздуха. При средни метеорологични условия скорост на звука е приблизително 340 метра в секунда. Във физиката има такова нещо като свръхзвукова скорост, която винаги е по-важна от стойността на звука. При такава скорост звуковите вълни се разпространяват, когато самолетът се движи. Самолетът се движи със свръхзвукова скорост и дори изпреварва създадените от него звукови вълни. Поради налягането, постепенно увеличаващо се зад равнината, се образува ударна звукова вълна. Интересни и малко известни мерни единици за тази скорост. Нарича се Мах. 1 max е равна на скоростта на звука. Ако вълната се движи със скорост 2 Mach, тя се разпространява два пъти по-бързо от скоростта на звука.

шумове

В ежедневието на човека има постоянни шумове. Нивото на шума се измерва в децибели. Автомобилният трафик, вятърът, шумоленето на листата, преплитането на гласовете на хората и другите звукови шумове са наши спътници ежедневно. Но за такива шумове слуховият анализатор на човек има способността да свикне. Има обаче такива явления, че дори адаптивните способности на човешкото ухо не могат да се справят. Например, шум над 120 dB може да предизвика усещане за болка. Най-силното животно е синият кит. Когато издава звуци, може да се чуе на разстояние повече от 800 километра.

ехо

Как се появява ехото? Тук всичко е много просто. Звуковата вълна има способността да отразява от различни повърхности: от вода, от скала, от стени в празна стая. Тази вълна ни връща, така че чуваме вторичен звук. Тя не е толкова ясна като първоначалната, тъй като някаква енергия на звуковата вълна се разсейва, докато се движи към бариерата.

ехолокация

Звуковото отражение се използва за различни практически цели. Например, ехолокация. Тя се основава на факта, че с помощта на ултразвукови вълни можете да определите разстоянието до обекта, от който се отразяват тези вълни. Изчисленията се извършват при измерване на времето, през което ултразвукът достига до мястото и се връща. Способността за ехолокация има много животни. Например прилепи, Делфините го използват, за да търсят храна. Ехолокацията е открила друго приложение в медицината. В проучвания с ултразвук се формира картина на вътрешните органи на човека. В основата на този метод е, че ултразвукът, влизащ в различна среда от въздуха, се връща обратно, като по този начин образува образ.

Звукови вълни в музиката

Защо музикалните инструменти правят определени звуци? Китарни битки, пиано мелодии, ниски тонове на барабани и тромпети, очарователен деликатен глас на флейтата. Всички тези и много други звуци са причинени от флуктуации на въздуха или, с други думи, от появата на звукови вълни. Но защо звукът от музикални инструменти е толкова разнообразен? Оказва се, че това зависи от някои фактори. Първият е формата на инструмента, вторият е материалът, от който е направен.

Помислете за това с пример. струнни инструменти. Те стават източник на звук, когато струните са докоснати. В резултат на това те започват да вибрират и изпращат различни звуци към околната среда. Ниският звук на всеки струнен инструмент се дължи на по-голямата дебелина и дължина на струната, както и на слабостта на напрежението. И обратно, колкото по-силно е опънато нишката, толкова по-тънко и по-късо е, толкова по-висок ще бъде звукът в резултат на играта.

Действие на микрофона

Тя се основава на превръщането на енергията на звуковите вълни в електрически. В пряка връзка с това са токът и природата на звука. Във всеки микрофон има тънка пластина, изработена от метал. Когато е изложен на звук, той започва да прави колебателни движения. Спиралата, с която е свързана плочата, също вибрира, което води до електрически ток. Защо се появява? Това се дължи на факта, че магнитите също са вградени в микрофона. Когато спиралата се колебае между полюсите и се образува електрически ток който върви по спирала и след това към високоговорител (високоговорител) или към техника за записване на информационен носител (на лента, диск, компютър). Между другото, подобна структура има микрофон в телефона. Но как микрофоните работят на стационарни и мобилни телефони? Началната фаза е еднаква за тях - звукът на човешкия глас предава своите колебания на микрофонната плоча, след това всичко следва описания по-горе сценарий: спирала, която затваря два полюса при движение, създава се ток. Какво следва? С неподвижен телефон всичко е повече или по-малко ясно - както в микрофона, звукът, преобразуван в електрически ток, минава покрай проводниците. Но какво да кажем за мобилния телефон или например с уоки-токи? В тези случаи звукът се превръща в енергията на радиовълните и попада в сателита. Това е всичко.

Явление на резонанса

Понякога такива условия се създават, когато амплитудата на трептенията на физическото тяло нараства драматично. Това се дължи на сближаването на честотните стойности. принудителни вибрации и естествената честота на обекта (тялото). Резонансът може да бъде полезен и вреден. Например, за да се спаси кола от ямата, тя се включва и тласка напред-назад, за да предизвика резонанс и да даде на инерцията на колата. Но има случаи на негативни последици от резонанса. Например в Санкт Петербург преди около сто години мостът се срина под синхронизираните ходещи войници.