В этой статье объясняется, что такое звуковые волны (или звуковые волны) в физике. Таким образом, вы найдете характеристики звуковых волн, примеры тел, генерирующих звуковые волны, и факторы, влияющие на скорость звуковой волны.
Что такое звуковая волна?
Звуковая волна (или звуковая волна ) — это продольная волна, возникающая в результате вибрации источника звука. Итак, звуковые волны – это те волны, которые улавливает наш слуховой аппарат и которые мы называем «звуком».
Звуковые волны — это трехмерные волны, распространяющиеся в упругой среде. Следовательно, звуковые волны также являются механическими волнами , поскольку им требуется среда, передающая их возмущения.
Звуковая волна распространяется, колеблясь в том же направлении, в котором она движется. При этом образуются зоны сжатия, в которых молекулы расположены ближе друг к другу и давление выше, и зоны расширения, в которых молекулы разделены и давление ниже. Короче говоря, звуковая волна распространяется, вызывая изменения молекулярной плотности и давления.
Части звуковой волны
Частями звуковых волн (или звуковых волн) являются:
- Удлинение (y) : расстояние между положением волны и положением ее равновесия.
- Амплитуда (А) : расстояние между максимальным растяжением и положением равновесия.
- Цикл или колебание : это путь волны от одной точки к следующей эквивалентной точке.
- Длина волны (λ) : расстояние между двумя последовательными эквивалентными точками волны.
- Период (T) : время, необходимое волне, чтобы совершить полное колебание.
- Частота (f) : количество колебаний или вибраций, которые волна производит в единицу времени.
- Угловая частота или пульсация (ω) : это скорость, с которой волна совершает колебания.
- Скорость распространения (v) : скорость, с которой распространяется волна.
Примеры звуковых волн
После того, как мы увидели определение звуковой волны, вот несколько примеров этих типов волн, чтобы завершить усвоение этой концепции.
Примеры звуковых волн:
- Волны, излучаемые голосовыми связками, являются звуковыми волнами.
- Волны, генерируемые струнами гитары, являются звуковыми волнами.
- Камертон производит звуковые волны.
- Волны, исходящие из динамика, также являются звуковыми волнами.
Характеристики звуковой волны
Характеристики звуковой волны (или звуковой волны) :
- Интенсивность звуковой волны.
- Высота звуковой волны.
- Тембр звуковой волны.
Каждое из качеств звуковых волн подробно объясняется ниже.
Интенсивность звуковой волны
На практике мы связываем интенсивность звуковой волны с громкостью воспринимаемого звука. Однако в физике интенсивность звуковой волны обозначает количество энергии, переносимой волной.
Таким образом, чем больше количество энергии, переносимой в единицу времени, тем больше интенсивность звуковой волны. Аналогично, чем интенсивнее волна, тем больше ее амплитуда.
В Международной системе (СИ) интенсивность звуковой волны выражается в ваттах, разделенных на квадратные метры (Вт/м 2 ). Но для измерения интенсивности звуковых волн чаще используют белы (Б) или децибелы (дБ).
Значение порога человеческого слуха, то есть самой низкой интенсивности, которую способен уловить наш слуховой аппарат, составляет от 0 дБ до 25 дБ.
Высота звуковой волны
Высота звуковой волны относится к частоте волны. Таким образом, высокие звуки соответствуют высокочастотным звуковым волнам, а низкие звуки — низкочастотным звуковым волнам.
Люди могут понимать звуковые волны в диапазоне от 20 Гц до 20 000 Гц. Фактически, эти пределы используются для определения инфразвука и ультразвука.
- Инфразвук : звуковая волна, частота которой менее 20 Гц.
- Ультразвук : звуковая волна частотой более 20 000 Гц.
Звенящая звуковая волна
В зависимости от характеристик источника звуковой волны тембр звуковой волны различен. Это свойство позволяет различать две звуковые волны, имеющие одинаковую частоту и интенсивность.
Изменение тембра звуковых волн хорошо заметно в музыкальных инструментах. Например, тембр звуковых волн, генерируемых гитарой, отличается от тембра звуковых волн камертона или скрипки.
Тембр звуковой волны зависит от тела, излучающего волны, следовательно, от формы, размера, материала и т. д. тела, тембр генерируемой звуковой волны будет другим.
скорость звуковой волны
Скорость распространения звуковой волны – это скорость, с которой распространяется волна. Следовательно, чем выше скорость звуковой волны, тем быстрее она перемещается от передатчика к приемнику.
Скорость распространения звуковой волны зависит от четырех основных факторов:
- Плотность среды : звуковые волны распространяются быстрее в средах с более высокой плотностью.
- Упругость среды : чем более эластичен материал или среда, через которую проходит звуковая волна, тем ниже ее скорость.
- Сжимаемость среды . Чем больше сжимаемость среды, тем медленнее будет распространяться звуковая волна.
- Температура среды : Температура прямо пропорциональна распространению звуковой волны, поэтому чем выше температура, тем быстрее будет распространяться волна.
Ниже мы оставляем вам таблицу со значением скорости распространения звуковой волны в зависимости от среды, в которой она распространяется:
| Половина | Скорость распространения (м/с) |
|---|---|
| Резина | 54 |
| Вести | 1320 |
| Медь | 3560 |
| Вода | 1490 г. |
| морская вода | 15:30 |
| Кислород | 317 |
| Воздух | 343 |