Die Empfindung, die unsere Ohren wahrnehmen, nennt man Schall. Er ist eine Form von Energie, die uns hören lässt. In unserem Alltag hören wir verschiedene Geräusche um uns herum.
Wir wissen, dass sich Schall in Form von Wellen ausbreitet.
Eine Welle ist eine schwingende Störung in einem Medium, die Energie von einem Punkt zu einem anderen überträgt, ohne dass es einen direkten Kontakt zwischen den beiden Punkten gibt.
Wir können sagen, dass eine Welle durch die Schwingungen der Teilchen des Mediums, durch das sie läuft, erzeugt wird.
Es gibt zwei Arten von Wellen: Longitudinalwellen und Transversalwellen.
Longitudinalwellen: Eine Welle, bei der die Teilchen des Mediums in der „gleichen Richtung“ hin und her schwingen, in der sich die Welle bewegt. Das Medium kann fest, flüssig oder gasförmig sein. Daher sind Schallwellen Longitudinalwellen.
Transversalwellen: Eine Welle, bei der die Teilchen des Mediums ‚im rechten Winkel‘ zur Bewegungsrichtung der Welle auf und ab schwingen. Diese Wellen entstehen nur in Festkörpern und Flüssigkeiten, nicht aber in Gasen.
Schall ist eine Longitudinalwelle, die aus Verdichtungen und Verdünnungen besteht, die ein Medium durchlaufen.
Schallwellen können durch fünf Merkmale beschrieben werden: Wellenlänge, Amplitude, Zeit-Periode, Frequenz und Geschwindigkeit.
1. Wellenlänge
Die kleinste Strecke, in der sich eine Schallwelle wiederholt, nennt man ihre Wellenlänge. Das heißt, sie ist die Länge einer vollständigen Welle. Sie wird mit dem griechischen Buchstaben λ (Lambda) bezeichnet. Wir wissen, dass bei einer Schallwelle die kombinierte Länge einer Kompression und einer angrenzenden Verdünnung als Wellenlänge bezeichnet wird. Auch der Abstand zwischen den Zentren von zwei aufeinanderfolgenden Kompressionen oder zwei aufeinanderfolgenden Verdünnungen ist gleich der Wellenlänge.
Anmerkung: Der Abstand zwischen den Zentren einer Kompression und einer benachbarten Verdünnung ist gleich der Hälfte der Wellenlänge, d.h. λ/2. Die S.I.-Einheit zur Messung der Wellenlänge ist Meter (m).
2. Amplitude
Wenn eine Welle ein Medium durchläuft, werden die Teilchen des Mediums vorübergehend aus ihrer ursprünglichen, ungestörten Position verschoben. Die maximale Verschiebung der Teilchen des Mediums aus ihrer ursprünglichen, ungestörten Position, wenn eine Welle das Medium durchläuft, wird als Amplitude der Welle bezeichnet. Die Amplitude wird verwendet, um die Größe der Welle zu beschreiben. Die S.I.-Maßeinheit für die Amplitude ist Meter (m), obwohl sie manchmal auch in Zentimetern gemessen wird. Wusstest du, dass die Amplitude einer Welle gleich der Amplitude des schwingenden Körpers ist, der die Welle erzeugt?
3. Zeit-Periode
Die Zeit, die benötigt wird, um eine vollständige Welle oder einen Zyklus zu erzeugen, wird Zeit-Periode der Welle genannt. Nun wird eine vollständige Welle durch eine vollständige Schwingung des schwingenden Körpers erzeugt. Wir können also sagen, dass die Zeit, die für eine vollständige Schwingung benötigt wird, als Zeitperiode bezeichnet wird. Sie wird mit dem Buchstaben T bezeichnet. Die Maßeinheit für die Zeitdauer ist die Sekunde (s).
Warum sind Geschwindigkeit und Drehzahl nicht immer gleich groß?
4. Frequenz
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Die Anzahl der vollständigen Wellen oder Zyklen, die in einer Sekunde erzeugt werden, nennt man Frequenz der Welle. Da eine vollständige Welle durch eine vollständige Schwingung des schwingenden Körpers erzeugt wird, kann man sagen, dass die Anzahl der Schwingungen pro Sekunde als Frequenz bezeichnet wird. Ein Beispiel: Wenn 10 vollständige Wellen oder Schwingungen in einer Sekunde erzeugt werden, beträgt die Frequenz der Wellen 10 Hertz oder 10 Zyklen pro Sekunde. Wusstest du, dass die Frequenz einer Welle fest ist und sich auch dann nicht ändert, wenn sie verschiedene Stoffe durchläuft?
Die S.I.-Einheit der Frequenz ist Hertz oder Hz. Von einem schwingenden Körper, der 1 Welle pro Sekunde aussendet, sagt man, dass er eine Frequenz von 1 Hertz hat. Das heißt, 1 Hz ist gleich 1 Schwingung pro Sekunde.
Eine größere Einheit der Frequenz wird manchmal als Kilohertz (kHz) bezeichnet, d. h. 1 kHz = 1000 Hz. Die Frequenz einer Welle wird mit dem Buchstaben f bezeichnet.
Die Frequenz einer Welle ist gleich der Frequenz des schwingenden Körpers, der die Welle erzeugt.
Welches Verhältnis besteht zwischen der Zeitdauer und der Frequenz einer Welle?
Die Zeit, die benötigt wird, um eine vollständige Welle zu erzeugen, nennt man Zeitdauer der Welle. Nehmen wir an, die Zeitdauer einer Welle beträgt T Sekunden.
In T Sekunden ist die Anzahl der erzeugten Wellen = 1
Die Anzahl der in einer Sekunde erzeugten Wellen ist also = 1/T
Die Anzahl der in einer Sekunde erzeugten Wellen nennt man Frequenz.
Daher gilt: F = 1/Zeitdauer
f = 1/T
wobei f = Frequenz der Welle
T = Zeitdauer der Welle
5. Wellengeschwindigkeit
Die Strecke, die eine Welle in einer Sekunde zurücklegt, nennt man Wellengeschwindigkeit oder Geschwindigkeit der Welle. Sie wird durch den Buchstaben v dargestellt. Die S.I.-Einheit zur Messung der Geschwindigkeit ist Meter pro Sekunde (m/s oder ms-1).
Welche Beziehung besteht zwischen der Geschwindigkeit, der Frequenz und der Wellenlänge einer Welle?
Geschwindigkeit = zurückgelegte Strecke / benötigte Zeit
Lassen Sie v = λ / T
Wobei T = von einer Welle benötigte Zeit ist.
v = f X λ
Diese Formel ist als Wellengleichung bekannt.
Wobei v = Geschwindigkeit der Welle
f = Frequenz
λ = Wellenlänge
Geschwindigkeit einer Welle = Frequenz X Wellenlänge
Dies gilt für alle Wellen wie Transversalwellen wie Wasserwellen, Longitudinalwellen wie Schallwellen und die elektromagnetischen Wellen wie Lichtwellen und Radiowellen
Daher haben wir verschiedene Eigenschaften von Schallwellen gelernt.
Thermische Ausdehnung von Festkörpern, Flüssigkeiten und Gasen