Fale · Fale dźwiękowe
Fale dźwiękowe
Czym jest dźwięk?
Dźwięk to fala mechaniczna, która przenosi energię przez ośrodek; w powietrzu i cieczach jest podłużna. Człowiek zwykle słyszy częstotliwości około –. Niższe to infradźwięki, wyższe — ultradźwięki.
Czym jest dźwięk?
Częstotliwość odbierasz jako wysokość tonu, amplitudę drgań wiążesz z głośnością, a kształt fali wpływa na barwę dźwięku. Oscylogram pokazuje zmianę sygnału w czasie; okres i częstotliwość spełniają .
Prędkość dźwięku i zjawiska falowe
Prędkość dźwięku zależy od ośrodka i jego temperatury. Fala spełnia zależność , gdzie to długość fali, a — częstotliwość. Dźwięk na ogół rozchodzi się szybciej w ciałach stałych niż w gazach.
Prędkość dźwięku i zjawiska falowe
Dźwięk może ulegać odbiciu, załamaniu, dyfrakcji i interferencji. Echo jest odbitą falą słyszaną z opóźnieniem; dyfrakcja jest wyraźna, gdy rozmiar przeszkody lub szczeliny jest porównywalny z długością fali.
Natężenie i poziom dźwięku
Natężenie to moc przenoszona przez jednostkę powierzchni: , w . Dla punktowego źródła równomiernie emitującego dźwięk bez pochłaniania , gdzie jest odległością od źródła.
Natężenie i poziom dźwięku
Poziom natężenia dźwięku określa się w decybelach: , gdzie jest umownym progiem odniesienia. Skala jest logarytmiczna.
Najważniejsze rozróżnienia
Nie myl częstotliwości z amplitudą: częstotliwość wpływa na wysokość tonu, a amplituda na natężenie. Prędkość dźwięku wyznacza ośrodek; przy przejściu do innego ośrodka częstotliwość źródła pozostaje stała, a zmieniają się i .
Zastosowanie pojęć
Gdy znasz moc źródła i odległość, dla idealnego źródła punktowego wyznacz natężenie z . W rzeczywistym otoczeniu pochłanianie i kierunkowość źródła mogą zmienić wynik.
Zastosowanie pojęć
Na granicy ośrodków częstotliwość fali dźwiękowej pozostaje taka jak częstotliwość źródła. Zmiana prędkości powoduje zmianę długości fali zgodnie z . Poziom w decybelach zależy logarytmicznie od natężenia.