The šíření zvuku vždy se vyskytuje v materiálovém médiu, protože zvuk je podélná vlna, která střídavě komprimuje a rozšiřuje molekuly média. Může se šířit vzduchem, kapalinami a pevnými látkami.
Vzduch je nejběžnějším médiem pro šíření zvuku. Vibrace produkované zdrojem zvuku, jako je hlas nebo houkačka, se postupně přenášejí ve všech směrech na molekuly okolního vzduchu a tyto na jejich sousedy..
Toto narušení způsobuje kolísání tlaku ve vzduchu a vytváří tlakové vlny. Tyto variace se šíří a když dosáhnou bubínku, začne vibrovat a vydává se zvukový signál..
Vlny přenášejí energii stejnou rychlostí jako rušení. Například ve vzduchu se zvuk za normálních podmínek teploty a tlaku pohybuje rychlostí asi 343,2 m / s, přičemž tato rychlost je charakteristikou média, jak uvidíme později..
Rejstřík článků
K šíření zvuku v zásadě dochází dvěma způsoby, první je zvuk, který vychází přímo ze zdroje, který jej vytváří. Druhá je skrz zvukové vlny, které se odráží od překážek, jako jsou stěny místností, což vede k dozvuku zvukového pole..
K těmto odrazům zvukových vln může docházet mnohokrát a to, co se interpretuje jako zvuk, je akustický tlak vyplývající z přímého zvukového pole a dozvukového pole..
V tomto procesu se zvukové vlny vzdají své energie médiu a zeslabují se vzdáleností, dokud nezmizí..
Rychlost šíření zvuku v různých médiích závisí na jejich vlastnostech. Nejdůležitější jsou hustota, pružnost, vlhkost, slanost a teplota. Když se tyto změní, rychlost zvuku také.
Hustota média je měřítkem jeho setrvačnosti, což je odpor vůči průchodu tlakové vlny. Velmi hustý materiál zpočátku brání průchodu zvuku.
Elasticita ze své strany naznačuje, jak snadné je pro médium znovu získat jeho vlastnosti, jakmile je narušeno. V elastickém médiu se zvukové vlny šíří snadněji než v tuhém médiu, protože molekuly jsou ochotnější vibrovat znovu a znovu..
Existuje tzv. Fyzická veličina modul stlačitelnosti popsat, jak pružné je médium.
Obecně se zvuk šíří na médiu rychlostí danou:
Kde pružná vlastnost je modul stlačitelnosti B a vlastnost y hustota ρ:
A konečně, teplota je dalším důležitým faktorem, když se zvuk šíří plynem, jako je vzduch, což je médium, kterým se šíří většina zvukových vln. Když vezmeme v úvahu model ideálního plynu, kvocient B / ρ závisí pouze na jeho teplotě T.
Tímto způsobem je rychlost zvuku ve vzduchu při 0 ° C 331 m / s, zatímco při 20 ° C je jeho hodnota 343 m / s. Rozdíl je vysvětlen proto, že když teplota stoupá, zvyšuje se také vibrační stav molekul vzduchu, což usnadňuje průchod rušení..
Zvuk je mechanická vlna, která k šíření potřebuje hmotné médium. Neexistuje tedy žádný způsob přenosu zvuku ve vakuu, na rozdíl od elektromagnetických vln, které by to dokázaly bez větších problémů..
Nejběžnějším prostředím pro přenos zvuku je vzduch a další plyny. Poruchy jsou přenášeny srážkami mezi plynnými molekulami takovým způsobem, že čím vyšší je hustota plynu, tím rychleji se zvuk šíří..
Jak jsme již řekli, teplota ovlivňuje šíření zvuku v plynech, protože když je vyšší, kolize mezi molekulami jsou častější.
Ve vzduchu je závislost rychlosti zvuku v na teplotě T v kelvinech dána vztahem:
Teplota často není rovnoměrně rozložena na určitém místě, například v koncertním sále. Teplejší vzduch je blíže k podlaze, zatímco nad publikem může být až o 5 ° C chladnější, což ovlivňuje šíření zvuku v místnosti, protože zvuk se pohybuje rychleji v oblastech s vyšší teplotou.
Zvuk se šíří rychleji v kapalinách než v plynech a ještě rychleji v pevných látkách. Například ve sladké vodě a slané vodě, a to jak při teplotě 25 ° C, je rychlost zvuku 1493 m / s, respektive 1533 m / s, přibližně čtyřikrát více než ve vzduchu, přibližně.
Je snadné to zkontrolovat položením hlavy do vody, takže hluk lodních motorů je mnohem lepší než ve vzduchu.
Ale v pevných materiálech, jako je ocel a sklo, může zvuk dosáhnout až 5920 m / s, proto zvuk vedou mnohem lépe..
Zvukové vlny interferují konstruktivně nebo destruktivně, jinými slovy se překrývají. Tento efekt můžete snadno zažít pomocí jednoduchého experimentu:
-1 pár reproduktorů jako ty, které používáte na stolních počítačích.
-Mobilní telefon s nainstalovanou aplikací generátoru vln.
-Měřicí páska
Pokus se provádí ve velké otevřené místnosti. Reproduktory jsou umístěny vedle sebe, 80 cm od sebe a mají stejnou orientaci.
Nyní jsou reproduktory připojeny k telefonu a oba jsou zapnuty se stejnou hlasitostí. V generátoru je vybrána konkrétní frekvence, například 1000 Hz.
Pak se musíte pohybovat po přímce, která spojuje reproduktory, ale udržujte vzdálenost asi 3 m. Okamžitě je patrné, že v některých bodech se v některých bodech zvyšuje intenzita zvuku (konstruktivní interference) a v jiných naopak klesá (destruktivní interference).
Rovněž je pozorováno, že když stojíte ve stejné vzdálenosti od reproduktorů, je to vždy místo konstruktivního rušení..
Tato zkušenost, která vyžaduje účast dvou lidí, slouží k ověření, že objekty mají charakteristické frekvence.
2 identické prázdné lahve.
Účastníci musí udržovat své lahve ve svislé a svislé poloze a musí být od sebe vzdáleni přibližně 2 m. Jeden z lidí fouká ústy láhve a šikmo podněcuje proud vzduchu, druhá osoba drží láhev svisle vedle ucha.
Posluchač si okamžitě všimne, že se zdá, že zvuk vychází z jejich vlastní láhve, i když původní zvuk vychází z láhve, kterou druhá osoba fouká. Tento jev se nazývá rezonance.
Zkušenost se může opakovat, pokud je láhev foukající osoby naplněna do poloviny vodou. V tomto případě se také zaznamená zvuk, ale vyšší.
Zatím žádné komentáře