Zadanie 11.5.11: Dlaczego dźwięk trąbity dociera dalej niż głos?
- Punkty
- 1 pkt
- Dział
- Fale · Rozchodzenie się fal. Natężenie fali
- Trudność
- Poziom trudności: łatwe
Treść zadania
Trąbita to ludowy drewniany instrument dęty, zbudowany z długiej rury rozszerzającej się ku końcowi; czasem rura jest zagięta.
Wyjaśnij, czemu dźwięk instrumentu można dobrze usłyszeć z kilkuset metrów, podczas gdy głos osoby dmącej w trąbitę – tylko z odległości kilkudziesięciu metrów. W odpowiedzi uwzględnij natężenie fali oraz sposób jej rozchodzenia się.
Odpowiedź i wynik końcowy
Trąbita kieruje większą część dźwięku w przód, w węższy kąt niż głos emitowany bez instrumentu. Dlatego wzdłuż osi instrumentu natężenie jest większe i może pozostawać słyszalne z większej odległości. W dalekim polu natężenie nadal maleje w przybliżeniu jak ; kierunkowość zwiększa początkowy udział mocy w wybranym kierunku, a nie zmienia samego prawa rozbiegania się fali. Rura i rozszerzająca się czara mogą też poprawiać przekazywanie energii drgań do powietrza.
1: 1. Kierunkowość fali: Trąbita skupia energię fali dźwiękowej w wąskim kącie bryłowym (w przeciwieństwie do fali kulistej rozchodzącej się we wszystkich kierunkach). Dzięki temu powierzchnia czoła fali rośnie z odległością znacznie wolniej, a natężenie dźwięku wzdłuż osi instrumentu maleje o wiele wolniej niż przy swobodnej emisji głosu.
2: 2. Dopasowanie impedancji akustycznej: Kształt instrumentu (długa rura z rozszerzającą się czarą) poprawia przekazywanie energii drgań do otaczającego powietrza, zwiększając sprawność emisji fali akustycznej.