Vjem, který vnímáme ušima, se nazývá zvuk. Je to forma energie, díky níž slyšíme. V každodenním životě kolem sebe slyšíme několik zvuků.
Víme, že zvuk se šíří ve formě vlny.
Vlna je kmitavý rozruch v prostředí, který přenáší energii z jednoho bodu do druhého, aniž by mezi oběma body došlo k přímému kontaktu.
Můžeme říci, že vlna vzniká kmitáním částic prostředí, kterým prochází.
Existují dva typy vln: Podélné vlny a příčné vlny.
Podélné vlny: Vlnění, při kterém částice prostředí kmitají tam a zpět ve „stejném směru“, v jakém se vlna pohybuje. Prostředí může být pevné, kapalné nebo plynné. Zvukové vlny jsou tedy podélné vlny.
Příčné vlny: Vlna, při níž částice média kmitají nahoru a dolů „v pravém úhlu“ ke směru, v němž se vlna pohybuje. Tyto vlny vznikají pouze v pevných látkách a kapalinách, ale ne v plynech.
Zvuk je podélné vlnění, které se skládá ze stlačení a zřídnutí, jež se šíří prostředím.
Zvukové vlnění lze popsat pěti charakteristikami:
1. Vlnová délka, amplituda, časová perioda, frekvence a rychlost. Vlnová délka
Minimální vzdálenost, ve které se zvuková vlna opakuje, se nazývá její vlnová délka. To znamená, že je to délka jedné celé vlny. Označuje se řeckým písmenem λ (lambda). Víme, že u zvukové vlny se kombinovaná délka stlačení a sousedního zkrácení nazývá její vlnová délka. Také vzdálenost mezi středy dvou po sobě jdoucích stlačení nebo dvou po sobě jdoucích zřídnutí je rovna její vlnové délce.
Poznámka: Vzdálenost mezi středy stlačení a sousedního zřídnutí je rovna polovině její vlnové délky, tj. λ/2. Jednotkou S.I pro měření vlnové délky je metr (m).
2. Amplituda
Při průchodu vlny prostředím se částice prostředí dočasně přemístí ze své původní nerušené polohy. Maximální posunutí částic prostředí z jejich původních nerušených poloh, když vlna prochází prostředím, se nazývá amplituda vlny. Ve skutečnosti se amplituda používá k popisu velikosti vlny. Jednotkou měření amplitudy podle S.I je metr (m), i když se někdy měří také v centimetrech. Víte, že amplituda vlny je stejná jako amplituda kmitajícího tělesa, které vlnu vytváří?“
3. Časová perioda
Čas potřebný k vytvoření jedné úplné vlny nebo cyklu či oběhu se nazývá časová perioda vlny. Nyní je jedna úplná vlna vytvořena jedním úplným rozkmitáním kmitajícího tělesa. Můžeme tedy říci, že doba potřebná k dokončení jedné vibrace se nazývá časová perioda. Označuje se písmenem T. Jednotkou měření časové periody je sekunda (s).
Proč rychlost a rychlost nejsou vždy stejně velké?
4. Frekvence
Zdroj: www.media.openschool.com
Počet úplných vln nebo cyklů vzniklých za jednu sekundu se nazývá frekvence vlnění. Protože jedna úplná vlna vznikne jedním úplným kmitem kmitajícího tělesa, můžeme říci, že počet kmitů za sekundu se nazývá frekvence. Například: Jestliže se za jednu sekundu vytvoří 10 úplných vln nebo vibrací, pak frekvence vlnění bude 10 hertzů neboli 10 cyklů za sekundu. Víte, že frekvence vlnění je pevná a nemění se, ani když prochází různými látkami?“
Jednotkou S.I. frekvence je hertz neboli Hz. O kmitajícím tělese, které vysílá 1 vlnu za sekundu, říkáme, že má frekvenci 1 hertz. To znamená, že 1 Hz se rovná 1 kmitnutí za sekundu.
Někdy se větší jednotka frekvence označuje jako kilohertz (kHz), to znamená, že 1 kHz = 1000 Hz. Frekvenci vlnění označujeme písmenem f.
Frekvence vlnění je stejná jako frekvence kmitajícího tělesa, které vlnění vytváří.
Jaký je vztah mezi časovou periodou a frekvencí vlnění?
Čas potřebný k vytvoření jednoho celého vlnění se nazývá časová perioda vlnění. Předpokládejme, že časová perioda vlny je T sekund.
Za T sekund vznikne počet vln = 1
Takže za 1 sekundu vznikne počet vln = 1/T
Počet vln vzniklých za 1 sekundu se nazývá její frekvence.
Proto platí: F = 1/časová perioda
f = 1/T
kde f = frekvence vlnění
T = časová perioda vlnění
5. Rychlost vlnění (Speed of Wave)
Dálka, kterou vlnění urazí za jednu sekundu, se nazývá rychlost vlnění nebo rychlost vlnění. Označuje se písmenem v. Jednotkou S.I. pro měření rychlosti jsou metry za sekundu (m/s nebo ms-1).
Jaký je vztah mezi rychlostí, frekvencí a vlnovou délkou vlny?
Rychlost = uražená vzdálenost/doba trvání
Nechť v = λ / T
Kde T = doba trvání jedné vlny.
v = f X λ
Tento vzorec je znám jako vlnová rovnice.
Kde v = rychlost vlnění
f = frekvence
λ = vlnová délka
Rychlost vlnění = frekvence X vlnová délka
Tato rovnice platí pro všechna vlnění, jako je příčné vlnění, např. vlnění vody, podélné vlnění, např. zvukové vlnění, a elektromagnetické vlnění, např. světelné a rádiové vlnění
Proto jsme se naučili různé vlastnosti zvukových vln.
Tepelná roztažnost pevných látek, kapalin a plynů
.