Az ingatlan az akusztikus hullám
Az ingatlan az akusztikus hullám. hang terjedési sebessége
A madarak énekét, a hang az eső és a szél, mennydörgés, zene - mindent, amit hallunk, úgy véljük hang.
Egy tudományos szempontból hang - egy fizikai jelenség, amely a mechanikai hullámok szaporító a szilárd, folyékony vagy gáz halmazállapotú közeg. Úgy ad okot, hogy a tárgyaláson érzés.
Hogyan működik egy hanghullám
Minden hang formájában forgalmazzák rugalmas hullámok. A hullám fordul elő az intézkedés alapján a rugalmas erők megjelenő, amikor a test deformálódik. Ezek az erők hajlamosak visszatérni a test az eredeti állapotába. Például egy feszes húr nyugalmi nem hallható. De szükséges, hogy elviszi az oldalán, az intézkedés alapján a rugalmas erő arra törekszik, hogy az eredeti helyére. Vibráló, ez lesz a hangforrás.
a hangforrás lehet bármilyen rezgő test, mint a kijelölt egyrészt egy vékony acéllemezt, a levegő egy zenei fúvós, az emberi hang csomagokat, harang, stb
Mi történik a levegőben, amikor ingadozás?
Mint minden gáz, levegő rugalmas. Ellenáll tömörítés és azonnal elkezd terjeszkedni, amikor a nyomás csökken. Bármilyen nyomást gyakorol rá, hogy átmegy minden irányban egyenletesen.
Ha egy dugattyús összenyomja a levegőt drámaian, ezen a helyen egyszerre növeli a nyomást. Ezután kerül át a szomszédos rétegek a levegő. Ők lesznek tömörítve, és a nyomás bennük növeli és csökkenti az előző réteg. Így a lánc váltakozó magas és alacsony nyomású zóna át.
Eltérő oldalra felváltva hangzású húr levegőt, először az egyik irányba, majd az ellenkező. Abba az irányba, hogy eltért húr, a nyomás nagyobb lesz, mint a légköri néhány értéket. A szemközti oldalon a nyomás által azonos mennyiségű csökken, amint a levegő hígítjuk. Kompressziós és expanziós fog forogni és kiterjesztése különböző irányokba, ami rezgések a levegőben. Ezek a rezgések az úgynevezett hanghullám. A különbség a légköri nyomás és a nyomás a kompressziós réteg vagy a levegővel való hígítás nevezett akusztikus vagy hangnyomás.
Hanghullám terjed nemcsak a levegőben, hanem egy folyadék és egy szilárd táptalajon. Például a víz egy nagy hang. Halljuk a kő a vízbe. Zaj csavarok felszíni hajó szonár tengeralattjáró fogások. Ha az egyik végén a deszkák fel csukló mechanikus órák, akkor tedd a füled a másik végén a tábla, akkor hallani őket ketyeg.
Lesznek különböző hangokat vákuum? Angol fizikus és kémikus Robert Boyle és teológus, aki élt a XVII században, tegye az órát egy üvegedényben, ahonnan levegőt pumpál. Ketyegő óra nem hallotta. Ez azt jelentette, hogy a hanghullámok vákuum nem alkalmazható.
Jellemzőit a hanghullám
Forma rezgéseket függ hangforrást. A legegyszerűbb formája egyenletes vagy harmonikus rezgéseket. Ők is képviselteti formájában szinuszhullám. Az ilyen ingadozások jellemzik amplitúdó, hullámhossz és szaporítása a rezgési frekvencia.
Amplitúdó általában nevezik a maximális eltérés az egyensúlyi helyzetből a test.
Mivel a hanghullám váltakozásából áll területek magas és alacsony nyomású, akkor gyakran tekintik, mint egy folyamat terjedési a nyomásingadozásokat. Ezért beszélünk a légnyomás a hullám amplitúdója.
Ez attól függ, az amplitúdó a hangerőt. Minél nagyobb ez, annál hangosabb a hang.
Minden hang az emberi beszéd egy hullámforma, sajátos csak neki. Így, az alak a rezgéseket „a” jelentése eltér a „b” formájú rezgéseket.
A gyakorisága és időtartama a hullámok
A rezgések száma per második az úgynevezett hullám frekvenciájának.
ahol T - rezgési periódus. Ez az időtartam, amely alatt zajlik egy teljes oszcilláció.
Minél több idő, annál kisebb a frekvencia, és fordítva.
Frekvencia mértékegységet a nemzetközi mérőrendszer SI - hertz (Hz). 1 Hz - egy oszcillációs másodpercenként.
Például egy 10 Hz frekvenciájú jelentése 1-től 10 oszcillációk másodpercenként.
= 1000 Hz 1 kHz
A frekvencia oszcilláció függ a pályán. Minél nagyobb a frekvencia, annál nagyobb hangot hall.
Az emberi fül nem képes érzékelni a hanghullám, de csak azok, amelyek frekvenciája 16 és 20.000 Hz. Éppen ezek a hullámok és az ép. A hullámokat, amelyeknek frekvenciája 16 alatt Hz, említett infrahang, de több mint 20 000 Hz - ultrahang.
A férfi nem érzékel semmilyen infrahang vagy ultrahang hullámok. De a madarak és állatok hallja ultrahang. Például, egy közönséges pillangó megkülönbözteti a hangok, amelynek frekvenciája 8 000-ről 160 000 Hz-re. A tartomány a észlelt delfinek, még szélesebb, a skála 40 és 200 000 Hz-et.
hullámhossz
Hullámhossz nevezzük a távolság a két legközelebbi pont harmonikus hullámokat, amelyek ugyanabban a fázisban, például, két gerincek. Kijelölt ƛ.
Egy ideig egyenlő egy időszak, a hullám halad egyenlő távolság hosszával.
Hullám terjedési sebessége
hang terjedési sebessége
Megkísérli meghatározni a hangsebesség segítségével kísérleteket végeztünk az első felében a XVII században. Angol filozófus Frensis Bekon művében „Új Organon” felajánlotta megoldás erre a problémára alapján a különbség a sebesség a fény és a hang.
Köztudott, hogy a fény sebessége sokkal nagyobb a hangsebességet. Ezért az első vihar, azt látjuk, egy villám, majd hallani a mennydörgés. Ismerve a távolságot a fényforrás és a hangot, és a néző, valamint az idő között felvillanó fény és a hang, akkor lehet számítani a hangsebességet.
Bacon vette az ötletet a francia tudós Marin Marsenn. A megfigyelő, bizonyos távolságban a férfit, aki lelőtte a puskát, hogy rögzítse az eltelt idő a fény villog az égetés előtt hangot. Ezután a távolság értéke osztva az időben, és megkapta a hangsebesség. A kísérlet eredménye bizonyult azonos sebesség 448 m / s. Ez egy durva számítás.
Elején a XIX században, tudósok egy csoportja a párizsi Tudományos Akadémia megismételni ezt az élményt. Ezzel a számítások fénysebesség értéke 350-390 m / s. De ez a szám nem volt pontos.
Elméletileg, a fény sebessége, Newton megpróbálta kiszámítani. Az alap a számítások tette Boyle-törvény viselkedését leíró gáz izotermikus folyamat (állandó hőmérsékleten). És ez történik, amikor a gáz mennyisége változik nagyon lassan, ügyvezető, hogy a környezet a hőt biztosít.
Newton is úgy gondolta, hogy a régiók között a tömörítés és a ritkítás a hőmérséklet kiegyenlítődése gyorsan. De ezek a feltételek nem állnak fenn, a hanghullám. A levegő egy rossz hővezető, és a távolság a rétegek között a tömörítés és a ritkítás nagy. Hő kompressziós réteg nem rendelkezik ideje, hogy a vákuum-rétegben. És a hőmérséklet különbség következtében növekszik. Ezért Newton számításai helytelenek voltak. Adtak a szám a 280 m / s.
Francia tudós Laplace tudta magyarázni, hogy Newton hiba volt, hogy a hanghullám terjed a levegőben adiabatikus körülmények között, a változó hőmérsékletek. Szerint a Laplace számításai, a hang sebessége levegőben 0 ° C-on egyenlő 331,5 m / s. Sőt, ez növeli a hőmérséklet növekedésével. És, amikor a hőmérséklet eléri a 20 ° C-on, akkor már egyenlő 344 m / s.
A különböző környezetekben, hanghullámok terjednek különböző sebességgel.
hangsebesség a gázok és folyadékok képlettel számítottuk ki:
β - adiabatikus kompresszibilitása a közeg,
Amint az az általános képletű, a sebesség függ a sűrűsége, és összenyomhatósága a közeg. A levegő kevesebb, mint a folyékony. Például, vízben 20 ° C-on ez egyenlő 1484 m / s. Sőt, minél nagyobb a sótartalma, annál nagyobb a hangsebesség utazik benne.
Ez az első alkalom a hangsebesség a vízben mért 1827. Ez a kísérlet némileg hasonlított a mérése a fénysebesség Maren Marsennom. Az egyik oldalon a csónak a vízben csökken harang. Méternél nagyobb távolság 13 km-re az első hajó volt kettő. Az első hajó ütött egy harang, és felgyújtották a por egyidejűleg. A második hajó fix flash-idő, majd az érkezési idő, a harangszó. Elosztjuk a távolságot az idő mértéke kapott hanghullámok a vízben.
A legnagyobb sebesség a hang szilárd közegbe. Például acél eléri a több mint 5000 m / s.