Zvučni valovi i njihove karakteristike. Zvučni valovi oko nas

Zvuk je zvučni val koji uzrokuje oscilacije najmanjih čestica zraka, drugih plinova, kao i tekućih i čvrstih medija. Zvuk se može pojaviti samo tamo gdje postoji supstanca, bez obzira na to kakvo je agresivno stanje. U vakuumskim uvjetima, gdje nema medija, zvuk se ne širi, jer nema čestica koje djeluju kao propagatori zvučnih valova. Na primjer, u prostoru. Zvuk se može modificirati, modificirati i pretvoriti u druge oblike energije. Dakle, zvuk pretvoren u radio valove ili u električnu energiju može se prenijeti na udaljenosti i zabilježiti na nosačima informacija.

Zvučni val

Pokreti predmeta i tijela gotovo uvijek uzrokuju fluktuacije okoliša. Nije važno je li to voda ili zrak. U tom procesu, čestice medija na koje se prenose vibracije tijela također počinju oscilirati. Pojavljuju se zvučni valovi. I pokreti se izvode u smjeru naprijed-natrag, postupno zamjenjujući jedni druge. Stoga je zvučni val uzdužni. Nikada u njemu ne postoji poprečni pokret gore i dolje.

Karakteristike zvučnog vala

Kao i svaki fizički fenomen, oni imaju svoje vrijednosti s kojima možete opisati svojstva. Glavne značajke zvučnog vala su njegova frekvencija i amplituda. Prva vrijednost pokazuje koliko se valova pojavljuje u sekundi. Drugi određuje snagu vala. Zvukovi niske frekvencije imaju niske frekvencije i obrnuto. Frekvencija zvuka mjeri se u Hertzu, a ako prelazi 20.000 Hz, dolazi do ultrazvuka. Postoji dovoljno primjera niskofrekventnih i visokofrekventnih zvukova u prirodi i svijetu oko čovjeka. Slavolovska cvrkut, grmljavina, buka planinske rijeke i drugi su različite zvučne frekvencije. Amplituda vala izravno ovisi o glasnoći zvuka. Glasnoća se zauzvrat smanjuje s udaljenosti od izvora zvuka. Prema tome, amplituda je manja, što je dalje od epicentra val. Drugim riječima, amplituda zvučnog vala se smanjuje s udaljenosti od izvora zvuka.

Brzina zvuka

Ovaj pokazatelj zvučnog vala je izravno proporcionalan prirodi medija u kojem se distribuira. I vlažnost i temperatura zraka ovdje igraju značajnu ulogu. U prosječnim vremenskim uvjetima brzina zvuka je oko 340 metara u sekundi. U fizici postoji nešto kao nadzvučna brzina, koja je uvijek važnija od vrijednosti zvuka. S takvom brzinom, zvučni valovi se šire kada se zrakoplov kreće. Zrak se kreće sa nadzvučnom brzinom i čak preskače zvučne valove koje stvara. Zbog tlaka, koji se postupno povećava iza ravnine, stvara se udarni zvučni val. Zanimljiva i malo poznata mjerna jedinica te brzine. Zove se Mach. 1 max je jednaka brzini zvuka. Ako se val kreće brzinom od 2 Macha, tada se ona širi dvostruko brže od brzine zvuka.

zvukovi

U svakodnevnom životu osobe postoje stalni zvukovi. Razina buke mjeri se u decibelima. Promet automobila, vjetar, šuštanje lišća, ispreplitanje glasova ljudi i drugi zvučni zvukovi svakodnevno su naši pratioci. No, za takve zvukove sluh analizator osobe ima sposobnost da se naviknete. Međutim, postoje takvi fenomeni da se ni adaptivne sposobnosti ljudskog uha ne mogu nositi. Na primjer, buka koja prelazi 120 dB može uzrokovati osjećaj boli. Najglasnija životinja je plavi kit. Kada pravi zvukove, može se čuti na udaljenosti većoj od 800 kilometara.

odjek

Kako se javlja odjek? Ovdje je sve vrlo jednostavno. Zvučni val ima sposobnost reflektiranja s različitih površina: od vode, od stijene, od zidova u praznoj prostoriji. Taj nam se val vraća, tako da čujemo sekundarni zvuk. Ona nije tako jasna kao početna, budući da se neka energija zvučnog vala rasipa dok se kreće do barijere.

echolocation

Refleksija zvuka koristi se u različite praktične svrhe. Na primjer, eholokacija. Ona se temelji na činjenici da se pomoću ultrazvučnih valova može odrediti udaljenost do objekta od kojeg se ti valovi reflektiraju. Proračuni se izvode pri mjerenju vremena do kojeg ultrazvuk dolazi do mjesta i vraća se. Sposobnost eholokacije ima mnogo životinja. Na primjer šišmiši, Dupini ga koriste za traženje hrane. Eholokacija je pronašla drugu primjenu u medicini. U studijama na ultrazvuku nastaje slika unutarnjih organa. Osnova ove metode je da se ultrazvuk, ulazeći u drugačije okruženje od zraka, vraća, formirajući tako sliku.

Zvučni valovi u glazbi

Zašto glazbeni instrumenti prave određene zvukove? Borbe za gitaru, klavirske melodije, niski tonovi bubnjeva i truba, šarmantni flautin nježan glas. Sve ove i mnoge druge zvukove uzrokuju fluktuacije zraka ili, drugim riječima, pojavljivanje zvučnih valova. Ali zašto je zvuk glazbenih instrumenata toliko raznolik? Ispada da to ovisi o nekim čimbenicima. Prvi je oblik alata, drugi je materijal iz kojeg je izrađen.

Razmotrite ovo s primjerom. gudački instrumenti. Oni postaju izvor zvuka kada se dodirnu žice. Kao rezultat toga, oni počinju vibrirati i šalju različite zvukove okolini. Nizak zvuk bilo kojeg gudačkog instrumenta posljedica je veće debljine i duljine žice, kao i slabosti njezine napetosti. I obrnuto, što je žica razvučena, što je tanja i kraća, to je viši zvuk kao rezultat igre.

Djelovanje mikrofona

Temelji se na pretvorbi energije zvučnih valova u električnu. U izravnom odnosu s ovim su struja i priroda zvuka. Unutar bilo kojeg mikrofona nalazi se tanka ploča izrađena od metala. Kada je izložen zvuku, on počinje vršiti oscilatorna kretanja. Spirala s kojom je ploča spojena također vibrira, što rezultira električnom strujom. Zašto se pojavljuje? To je zbog činjenice da su u mikrofon ugrađeni i magneti. Kada spirala oscilira između svojih polova i formira se električna struja koji ide u spiralu, a zatim na zvučnika (zvučnik) ili na tehniku ​​snimanja na informativni medij (na vrpci, disku, računalu). Usput, slična struktura ima mikrofon u telefonu. Ali kako mikrofoni rade na fiksnim i mobilnim telefonima? Njihova početna faza je ista - zvuk ljudskog glasa prenosi svoje oscilacije na ploču mikrofona, zatim sve slijedi gore opisani scenarij: spirala koja pri kretanju zatvara dva pola, stvara se struja. Što je sljedeće? Sa stacionarnim telefonom sve je manje ili više jasno - kao u mikrofonu, zvuk, pretvoren u električnu struju, prolazi kroz žice. Ali što je s mobilnim telefonom ili, na primjer, s voki-toki? U tim slučajevima, zvuk se pretvara u energiju radiovalova i udara u satelit. To je sve.

Pojava rezonancije

Ponekad se takvi uvjeti stvaraju kada se amplituda oscilacija fizičkog tijela dramatično poveća. To je zbog konvergencije vrijednosti frekvencija. prisilne vibracije i prirodna frekvencija objekta (tijela). Rezonanca može biti korisna i štetna. Na primjer, kako bi spasili automobil od jame, on je uključen i gurnut naprijed-natrag kako bi izazvao rezonanciju i dao inerciji automobila. No bilo je slučajeva negativnih posljedica rezonancije. Na primjer, u St. Petersburgu prije stotinjak godina, most se srušio pod sinkroniziranim pješačkim vojnicima.