この記事では、物理学における音波（または音波）とは何かについて説明します。したがって、音波の特徴、音波を発生する物体の例、音波の速度に影響を与える要因がわかります。
音波とは何ですか?
音波(または音波) は、音源の振動から生じる縦波です。したがって、音波は私たちの聴覚システムが拾い上げる波であり、私たちが「音」と呼んでいます。
音波は、弾性媒体中を伝播する 3 次元の波です。したがって、音波はその外乱を伝達する媒体を必要とするため、機械波でもあります。
音波は進行方向と同じ方向に振動して伝播します。これにより、分子が互いに接近して圧力が高くなる圧縮ゾーンと、分子が分離されて圧力が低くなる膨張ゾーンが生成されます。つまり、音波は伝播し、分子密度と圧力に変化をもたらします。
音波の一部
音波 (または音波) の部分は次のとおりです。
- 伸び (y) : 波の位置とその平衡位置の間の距離です。
- 振幅 (A) : 最大伸長とその平衡位置の間の距離です。
- サイクルまたは振動: ある点から次の同等の点までの波の経路です。
- 波長 (λ) : 波上の 2 つの連続する等価点の間の距離です。
- 周期 (T) : 波が完全に振動するのに必要な時間です。
- 周波数 (f) : 波が単位時間当たりに生成する振動または振動の数です。
- 角周波数または脈動 (ω) : これは、波が振動する速度です。
- 伝播速度 (v) : 波が伝播する速度です。
音波の例
音波の定義を理解したら、概念の理解を完了するために、これらのタイプの波の例をいくつか示します。
音波の例:
- 声帯から発せられる波は音波です。
- ギターの弦によって発生する波は音波です。
- 音叉は音波を発生します。
- スピーカーから出る波も音波です。
音波の特徴
音波 (または音波) の特徴は次のとおりです。
- 音波の強さ。
- 音波の高さ。
- 音波の音色。
音波のそれぞれの性質については、以下で詳しく説明します。
音波の強さ
実際には、音波の強度を知覚される音の音量と関連付けます。ただし、物理学では、音波の強度は、音波によって運ばれるエネルギーの量を指します。
したがって、単位時間当たりに輸送されるエネルギーの量が多ければ多いほど、音波の強度も大きくなります。同様に、波が強ければ強いほど、その振幅も大きくなります。
国際方式 (SI) では、音波の強度はワットを平方メートルで割った単位 (W/m 2 ) で表されます。ただし、音波の強度を測定するにはベル (B) またはデシベル (dB) を使用することが一般的です。
人間の聴覚閾値の値、つまり人間の聴覚システムが捕捉できる最低強度は、0 dB から 25 dB の間です。
音波の高さ
音波のピッチは、波の周波数を指します。したがって、高い音は高周波の音波に対応し、低音は低周波の音波に対応します。
人間は 20 Hz ～ 20,000 Hz の音波を理解できます。実際、これらの限界は超低周波と超音波の定義に使用されます。
- 超低周波音: 周波数が 20 Hz 未満の音波。
- 超音波: 20,000 Hz を超える周波数の音波。
鳴り響く音波
音波源の特性により、音波の音色は異なります。この特性により、同じ周波数と強度を持つ 2 つの音波を区別することが可能になります。
音波の音色の変化は楽器にはっきりと現れます。たとえば、ギターが発生する音波の音色は、音叉やバイオリンが発する音波の音色とは異なります。
音波の音色は、波を発する物体、つまり形状、サイズ、材質などに依存します。ボディの形状により、発生する音波の音色が異なります。
音波の速度
音波の伝播速度とは、音波が伝わる速度のことです。したがって、音波の速度が速いほど、送信機から受信機まで速く伝わります。
音波の伝播速度は、次の 4 つの主な要因によって決まります。
- 媒体の密度: 密度が高い環境では、音波はより速く伝播します。
- 媒体の弾性: 音波が通過する材料または媒体の弾性が大きいほど、その速度は遅くなります。
- 媒体の圧縮率– 媒体の圧縮率が大きいほど、音波の伝播は遅くなります。
- 媒体の温度: 温度は音波の伝播に直接比例するため、温度が高いほど音波の伝播は速くなります。
以下に、音波が伝播する媒体に応じた音波の伝播速度の値を示す表を示します。
| 半分 | 伝播速度(m/s) |
|---|---|
| ゴム | 54 |
| 鉛 | 1320 |
| 銅 | 3560 |
| 水 | 1490年 |
| 海水 | 1530 |
| 酸素 | 317 |
| 空気 | 343 |