Korviemme tuntemaa aistimusta kutsutaan ääneksi. Se on energiamuoto, joka saa meidät kuulemaan. Kuulemme useita ääniä ympärillämme jokapäiväisessä elämässämme.
Me tiedämme, että ääni kulkee aaltomuodossa.
Aalto on värähtelevä häiriö väliaineessa, joka kuljettaa energiaa pisteestä toiseen ilman, että näiden kahden pisteen välillä on suoraa kosketusta.
Voidaan sanoa, että aalto syntyy sen väliaineen hiukkasten värähtelystä, jonka läpi se kulkee.
Aaltoja on kahta eri tyyppiä: Pitkittäisaaltoja ja poikittaisaaltoja.
Pitkittäisaaltoja: Aalto, jossa väliaineen hiukkaset värähtelevät edestakaisin ”samaan suuntaan”, jossa aalto liikkuu. Väliaine voi olla kiinteä, nestemäinen tai kaasu. Ääniaallot ovat siis pitkittäisaaltoja.
Transversaaliaallot: Aalto, jossa väliaineen hiukkaset värähtelevät ylös ja alas ”suorassa kulmassa” siihen suuntaan nähden, jossa aalto liikkuu. Näitä aaltoja syntyy vain kiinteissä aineissa ja nesteissä, mutta ei kaasuissa.
Ääni on pituussuuntainen aalto, joka koostuu väliaineen läpi kulkevista puristuksista ja harvennuksista.
Ääni aalto voidaan kuvata viidellä ominaisuudella: Aallonpituus, amplitudi, aikajakso, taajuus ja nopeus tai nopeus.
1. Aallonpituus
Vähimmäismatkaa, jolla ääniaalto toistuu, kutsutaan sen aallonpituudeksi. Eli se on yhden kokonaisen aallon pituus. Sitä merkitään kreikkalaisella kirjaimella λ (lambda). Tiedämme, että ääniaallossa puristuksen ja viereisen harvennuksen yhteenlaskettua pituutta kutsutaan sen aallonpituudeksi. Myös kahden peräkkäisen puristuksen tai kahden peräkkäisen harvennuksen keskipisteiden välinen etäisyys on yhtä suuri kuin sen aallonpituus.
Huomautus: Puristuksen ja vierekkäisen harvennuksen keskipisteiden välinen etäisyys on yhtä suuri kuin puolet sen aallonpituudesta eli λ/2. S.I:n yksikkö aallonpituuden mittaamiseen on metri (m).
2. Amplitudi
Kun aalto kulkee väliaineen läpi, väliaineen hiukkaset siirtyvät väliaikaisesti alkuperäisestä häiriöttömästä sijainnistaan. Aallon kulkiessa väliaineen läpi väliaineen hiukkasten suurinta siirtymää alkuperäisestä häiriöttömästä sijainnistaan kutsutaan aallon amplitudiksi. Itse asiassa amplitudia käytetään kuvaamaan aallon kokoa. S.I.:n mittayksikkö amplitudille on metri (m), vaikka joskus se mitataan myös senttimetreinä. Tiedätkö, että aallon amplitudi on sama kuin aallon tuottavan värähtelevän kappaleen amplitudi?
3. Ajanjakso
Aikaa, joka tarvitaan yhden kokonaisen aallon tai syklin tai jakson tuottamiseen, kutsutaan aallon ajanjaksoksi. Nyt yksi kokonainen aalto tuotetaan yhdellä värähtelevän kappaleen täydellä värähtelyllä. Voimme siis sanoa, että yhden värähtelyn suorittamiseen kuluvaa aikaa kutsutaan aikajaksoksi. Sitä merkitään kirjaimella T. Aikajakson mittayksikkö on sekunti (s).
Miksi nopeus ja nopeus eivät ole aina yhtä suuria?
4. Taajuus
Lähde: www.media.openschool.com
Sekunnissa tuotettujen kokonaisten aaltojen tai syklien lukumäärää kutsutaan aallon taajuudeksi. Koska yksi kokonainen aalto tuotetaan värähtelevän kappaleen yhdellä täydellä värähtelyllä, voidaan sanoa, että värähtelyjen lukumäärää sekunnissa kutsutaan taajuudeksi. Esimerkiksi: jos yhdessä sekunnissa tuotetaan 10 täydellistä aaltoa tai värähtelyä, aaltojen taajuus on 10 hertsiä tai 10 sykliä sekunnissa. Tiedätkö, että aallon taajuus on kiinteä eikä se muutu, vaikka se kulkisi eri aineiden läpi?
Taajuuden S.I-yksikkö on hertsi tai Hz. Värähtelevän kappaleen, joka lähettää 1 aallon sekunnissa, sanotaan olevan 1 hertsin taajuudella. Eli 1 Hz vastaa 1 värähtelyä sekunnissa.
Joskus suurempaa taajuuden yksikköä kutsutaan kilohertsiksi (kHz) eli 1 kHz = 1000 Hz. Aallon taajuutta merkitään kirjaimella f.
Aallon taajuus on sama kuin aallon synnyttävän värähtelevän kappaleen taajuus.
Mikä on aallon aikajakson ja taajuuden välinen suhde?
Aikaa, joka tarvitaan yhden kokonaisen aallon synnyttämiseen, kutsutaan aallon aikajaksoksi. Oletetaan, että aallon aikajakso on T sekuntia.
T-sekunnissa tuotettujen aaltojen lukumäärä = 1
Siten 1 sekunnissa tuotettujen aaltojen lukumäärä on = 1/T
Mutta 1 sekunnissa tuotettujen aaltojen lukumäärää kutsutaan sen taajuudeksi.
Siten F = 1/Aika-aika
f = 1/T
jossa f = aallon taajuus
T = aallon aika-aika
5. Aallon nopeus (aallon nopeus)
Aallon yhdessä sekunnissa kulkemaa matkaa kutsutaan aallon nopeudeksi tai aallon nopeudeksi. Sitä kuvataan kirjaimella v. S.I:n yksikkö nopeuden mittaamiseen on metriä sekunnissa (m/s tai ms-1).
Mikä on aallon nopeuden, taajuuden ja aallonpituuden välinen suhde?
Nopeus = kuljettu matka/ kulunut aika
Let v = λ / T
Jossa T = yhden aallon kuluttama aika.
v = f X λ
Tämä kaava tunnetaan nimellä aaltoyhtälö.
Jossa v = aallon nopeus
f = taajuus
λ = aallonpituus
Aallon nopeus = taajuus X aallonpituus
Tämä pätee kaikkiin aaltoihin, kuten poikittaisaaltoihin, kuten vesiaaltoihin, pituussuuntaisiin aaltoihin, kuten ääniaaltoihin, ja sähkömagneettisiin aaltoihin, kuten valoaaltoihin ja radioaaltoihin
Sen vuoksi olemme opetelleet ääniaaltojen erilaisia ominaisuuksia.
Kiinteiden, nestemäisten aineiden ja kaasujen lämpölaajeneminen