Doznania odczuwane przez nasze uszy nazywamy dźwiękiem. Jest to forma energii, która sprawia, że słyszymy. W życiu codziennym słyszymy wokół siebie kilka dźwięków.
Wiemy, że dźwięk przemieszcza się w postaci fali.
Fala to zaburzenie drgań w ośrodku, które przenosi energię z jednego punktu do drugiego, bez bezpośredniego kontaktu między tymi dwoma punktami.
Możemy powiedzieć, że fala powstaje w wyniku drgań cząsteczek ośrodka, przez który przechodzi.
Wyróżniamy dwa rodzaje fal: Fale podłużne i Fale poprzeczne.
Fale podłużne: Fala, w której cząsteczki ośrodka drgają tam i z powrotem w „tym samym kierunku”, w którym porusza się fala. Medium może być ciało stałe, ciecz lub gaz. Dlatego fale dźwiękowe są falami podłużnymi.
Fale poprzeczne: Fala, w której cząsteczki ośrodka drgają w górę i w dół „pod kątem prostym” do kierunku, w którym porusza się fala. Fale te powstają tylko w ciałach stałych i cieczach, ale nie w gazach.
Dźwięk jest falą podłużną, która składa się ze ściskania i rozchodzenia się w ośrodku.
Fala dźwiękowa może być opisana przez pięć cech: Długość fali, Amplituda, Czas-okres, Częstotliwość i Velocity lub Prędkość.
1. Długość fali
Minimalna odległość, w której fala dźwiękowa powtarza się, nazywana jest długością fali. To znaczy, że jest to długość jednej pełnej fali. Oznacza się ją grecką literą λ (lambda). Wiemy, że w fali dźwiękowej łączna długość sprężania i przylegającego do niego rozprężania nazywa się długością fali. Również odległość między środkami dwóch kolejnych kompresji lub dwóch kolejnych rarefakcji jest równa jej długości fali.
Uwaga: Odległość między środkami kompresji i sąsiedniej rarefakcji jest równa połowie długości fali, tj. λ/2. Jednostką S.I. do pomiaru długości fali jest metr (m).
2. Amplituda
Gdy fala przechodzi przez ośrodek, cząsteczki ośrodka ulegają chwilowemu przemieszczeniu z ich pierwotnych, niezakłóconych położeń. Maksymalne przesunięcie cząsteczek ośrodka z ich oryginalnych niezakłóconych pozycji, kiedy fala przechodzi przez ośrodek nazywamy amplitudą fali. W rzeczywistości amplituda jest używana do opisania wielkości fali. Jednostką miary amplitudy w S.I. jest metr (m), choć czasami mierzy się ją również w centymetrach. Czy wiesz, że amplituda fali jest taka sama jak amplituda drgającego ciała wytwarzającego falę?
3. Okres czasu
Czas potrzebny do wytworzenia jednej pełnej fali lub cyklu lub cyklu nazywamy okresem czasu fali. Teraz, jedna kompletna fala jest produkowana przez jedną pełną wibrację ciała wibrującego. Tak więc, możemy powiedzieć, że czas potrzebny do zakończenia jednej wibracji jest znany jako okres czasu. Oznaczamy go literą T. Jednostką miary okresu czasu jest sekunda (s).
Dlaczego prędkość i prędkość nie zawsze są równe co do wielkości?
4. Częstotliwość
Źródło: www.media.openschool.com
Liczba pełnych fal lub cykli wytwarzanych w ciągu jednej sekundy nazywana jest częstotliwością fali. Ponieważ jedna kompletna fala jest wytwarzana przez jedno pełne drganie drgającego ciała, więc możemy powiedzieć, że liczba drgań na sekundę jest nazywana częstotliwością. Na przykład: jeśli w ciągu jednej sekundy wytworzonych zostanie 10 pełnych fal lub drgań, to częstotliwość fal wyniesie 10 herców lub 10 cykli na sekundę. Czy wiesz, że częstotliwość fali jest stała i nie zmienia się nawet wtedy, gdy przechodzi ona przez różne substancje?
Jednostką częstotliwości S.I. jest herc lub Hz. Mówi się, że ciało wibrujące emitujące 1 falę na sekundę ma częstotliwość 1 herca. To jest 1 Hz jest równa 1 wibracji na sekundę.
Częstotliwość fali jest taka sama jak częstotliwość drgającego ciała, które wytwarza falę.
Jaki jest związek między okresem czasu a częstotliwością fali?
Czas potrzebny do wytworzenia jednej pełnej fali nazywamy okresem czasu fali. Załóżmy, że okres fali wynosi T sekund.
W T sekundach liczba wytworzonych fal = 1
Więc w 1 sekundzie liczba wytworzonych fal będzie = 1/T
Liczbę fal wytworzonych w 1 sekundzie nazywamy jej częstotliwością.
There, F = 1/Time-period
f = 1/T
gdzie f = częstotliwość fali
T = time-period fali
5. Prędkość fali (Speed of Wave)
Dystans przebyty przez falę w ciągu jednej sekundy nazywamy prędkością fali lub prędkością fali. Przedstawia się ją za pomocą litery v. Jednostką S.I. do pomiaru prędkości są metry na sekundę (m/s lub ms-1).
Jaki jest związek między prędkością, częstotliwością i długością fali?
Prędkość = przebyta odległość/czas
Pozwólmy v = λ / T
Gdzie T = czas potrzebny jednej fali.
v = f X λ
Ten wzór jest znany jako równanie falowe.
Gdzie v = prędkość fali
f = częstotliwość
λ = długość fali
Prędkość fali = Częstotliwość X Długość fali
Odnosi się to do wszystkich fal, takich jak fale poprzeczne jak fale wodne, fale podłużne jak fale dźwiękowe i fale elektromagnetyczne jak fale świetlne i radiowe
Dlatego nauczyliśmy się różnych właściwości fal dźwiękowych.
Rozszerzalność termiczna ciał stałych, cieczy i gazów
.