Den känsla som vi känner i våra öron kallas ljud. Det är en form av energi som gör att vi hör. Vi hör flera ljud omkring oss i vår vardag.
Vi vet att ljudet färdas i form av vågor.
En våg är en vibrerande störning i ett medium som överför energi från en punkt till en annan utan att det finns en direkt kontakt mellan de två punkterna.
Vi kan säga att en våg produceras av vibrationerna hos partiklarna i det medium genom vilket den passerar.
Det finns två typer av vågor: Longitudinella vågor och tvärgående vågor.
Longitudinella vågor: En våg där partiklarna i mediet vibrerar fram och tillbaka i ”samma riktning” som vågen rör sig i. Mediet kan vara fast, flytande eller gaser. Därför är ljudvågor longitudinella vågor.
Transversala vågor: En våg där partiklarna i mediet vibrerar upp och ner ”i rät vinkel” mot den riktning i vilken vågen rör sig. Dessa vågor produceras endast i fasta ämnen och vätskor men inte i gaser.
Ljud är en longitudinell våg som består av kompressioner och sällsyntheter som rör sig genom ett medium.
Ljudvågor kan beskrivas med fem egenskaper: Våglängd, amplitud, tidsperiod, frekvens och hastighet.
1. Våglängd
Den minsta sträcka inom vilken en ljudvåg upprepar sig själv kallas för dess våglängd. Det vill säga det är längden på en fullständig våg. Den betecknas med den grekiska bokstaven λ (lambda). Vi vet att i en ljudvåg kallas den kombinerade längden av en kompression och en intilliggande sällsynthet för dess våglängd. Dessutom är avståndet mellan centrumen för två på varandra följande kompressioner eller två på varandra följande sällsyntheter lika med dess våglängd.
Anmärkningar: Avståndet mellan centrumen för en kompression och en intilliggande sällsynthet är lika med halva våglängden, det vill säga λ/2. S.I.-enheten för att mäta våglängd är meter (m).
2. Amplitud
När en våg passerar genom ett medium förskjuts partiklarna i mediet tillfälligt från sina ursprungliga ostörda positioner. Den maximala förskjutningen av partiklarna i mediet från deras ursprungliga ostörda positioner, när en våg passerar genom mediet, kallas vågens amplitud. I själva verket används amplituden för att beskriva vågens storlek. S.I.-enheten för att mäta amplituden är meter (m), men ibland mäts den också i centimeter. Vet du att amplituden hos en våg är densamma som amplituden hos den vibrerande kropp som producerar vågen?
3. Tidsperiod
Den tid som krävs för att producera en fullständig våg eller cykel eller cykel kallas vågens tidsperiod. Nu produceras en fullständig våg genom en fullständig vibration av den vibrerande kroppen. Vi kan alltså säga att den tid som krävs för att fullborda en vibration kallas tidsperiod. Den betecknas med bokstaven T. Måttenheten för tidsperiod är sekund (s).
Varför är inte hastigheten och hastigheten alltid lika stora?
4. Frekvens
Källa: www.media.openschool.com
Antalet kompletta vågor eller cykler som produceras under en sekund kallas vågens frekvens. Eftersom en fullständig våg produceras av en fullständig vibration av den vibrerande kroppen, så kan vi säga att antalet vibrationer per sekund kallas frekvens. Till exempel: Om 10 kompletta vågor eller vibrationer produceras på en sekund är vågornas frekvens 10 hertz eller 10 cykler per sekund. Vet du att frekvensen för en våg är fast och inte förändras även när den passerar genom olika ämnen?
S.I.-enheten för frekvens är hertz eller Hz. En vibrerande kropp som avger 1 våg per sekund sägs ha en frekvens på 1 hertz. Det vill säga 1 Hz är lika med 1 vibration per sekund.
En större frekvensenhet kallas ibland kilohertz (kHz), dvs. 1 kHz = 1000 Hz. Frekvensen för en våg betecknas med bokstaven f.
Frekvensen för en våg är densamma som frekvensen för den vibrerande kropp som producerar vågen.
Vad är sambandet mellan tidsperioden och frekvensen för en våg?
Den tid som krävs för att producera en fullständig våg kallas för vågens tidsperiod. Anta att tidsperioden för en våg är T sekunder.
I T sekunder är antalet producerade vågor = 1
Så på 1 sekund är antalet producerade vågor = 1/T
Men antalet vågor som produceras på 1 sekund kallas dess frekvens.
Därför gäller F = 1/Tidsperiod
f = 1/T
där f = vågens frekvens
T = vågens tidsperiod
5. Vågens hastighet (vågens hastighet)
Den sträcka som en våg tillryggalägger på en sekund kallas vågens hastighet eller vågens hastighet. Den representeras av bokstaven v. S.I.-enheten för att mäta hastigheten är meter per sekund (m/s eller ms-1).
Vad är förhållandet mellan en vågs hastighet, frekvens och våglängd?
Varv = tillryggalagd sträcka/tid
Let v = λ / T
Varvid T = den tid som en våg tar.
v = f X λ
Denna formel är känd som vågekvationen.
Varvid v = vågens hastighet
f = frekvens
λ = våglängd
Vågens hastighet = frekvens X våglängd
Detta gäller för alla vågor, t.ex. tvärgående vågor som vattenvågor, longitudinella vågor som ljudvågor och elektromagnetiska vågor som ljusvågor och radiovågor
Därmed har vi lärt oss olika egenskaper hos ljudvågor.
Thermisk expansion av fasta ämnen, vätskor och gaser