Zvočni valovi in ​​njihove značilnosti. Zvočni valovi okoli nas

Zvok je zvočni val, ki povzroča nihanje najmanjših delcev zraka, drugih plinov, pa tudi tekočih in trdnih medijev. Zvok se lahko pojavi samo tam, kjer je snov, ne glede na to, v kakšnem agresivnem stanju je. V vakuumskih pogojih, kjer ni medija, se zvok ne širi, ker ni delcev, ki delujejo kot propagatorji zvočnih valov. Na primer, v vesolju. Zvok se lahko spremeni, spremeni in spremeni v druge oblike energije. Tako se lahko zvok, pretvorjen v radijske valove ali v električno energijo, prenaša na razdalje in zabeleži na nosilcih informacij.

Zvočni val

Premiki predmetov in teles skoraj vedno povzročajo okoljska nihanja. Ni pomembno, ali je voda ali zrak. Pri tem se začnejo nihati tudi delci medija, na katere se prenašajo vibracije telesa. Zvočni valovi se pojavijo. In gibanja se izvajajo v smereh naprej in nazaj, postopoma nadomeščajo drug drugega. Zato je zvočni val vzdolžni. Nikoli v njem ni prečnega gibanja navzgor in navzdol.

Značilnosti zvočnega vala

Tako kot vsak fizični pojav imajo tudi svoje lastne vrednosti, s katerimi lahko opišete lastnosti. Glavne značilnosti zvočnega vala so njegova frekvenca in amplituda. Prva vrednost prikazuje število valov v sekundi. Drugi določa moč vala. Nizkofrekvenčni zvoki imajo nizke frekvence in obratno. Frekvenca zvoka se meri v Hertzu, in če presega 20.000 Hz, se zgodi ultrazvok. V naravi in ​​svetu okoli človeka je dovolj primerov nizkofrekvenčnih in visokofrekvenčnih zvokov. Slavolov, grmenje, grmenje gorske reke in drugi so različne zvočne frekvence. Amplituda vala je neposredno odvisna od glasnosti zvoka. Glasnost se nato zmanjša z razdaljo od vira zvoka. V skladu s tem je amplituda manjša, dlje od epicentra je val. Z drugimi besedami, amplituda zvočnega vala se zmanjša z razdaljo od vira zvoka.

Hitrost zvoka

Ta indikator zvočnega vala je v neposrednem sorazmerju z naravo medija, v katerem je razdeljen. Tu imajo pomembno vlogo tako vlažnost kot temperatura zraka. V povprečnih vremenskih razmerah hitrost zvoka približno 340 metrov na sekundo. V fiziki obstaja takšna stvar, kot je nadzvočna hitrost, ki je vedno pomembnejša kot vrednost zvoka. S tako hitrostjo se zvočni valovi širijo, ko se zrakoplov premika. Ravnina se premika z nadzvočno hitrostjo in celo prehiti zvočne valove, ki jih ustvarja. Zaradi pritiska, ki se postopoma povečuje za ravnino, se tvori udarni zvočni val. Zanimiva in malo znana merska enota te hitrosti. Imenuje se Mach. 1 max je enak hitrosti zvoka. Če se val premika s hitrostjo 2 Macha, se razmnožuje dvakrat hitreje kot hitrost zvoka.

Zvoki

V vsakdanjem življenju osebe se pojavljajo stalni zvoki. Raven hrupa se meri v decibelih. Avtomobilski promet, veter, šumenje listja, prepletanje glasov ljudi in drugih zvokov so naši spremljevalci vsak dan. Toda za takšne zvoke lahko sluša analizator osebe, s katero se lahko navadimo. Vendar pa obstajajo takšni pojavi, ki jih niti prilagodljive sposobnosti človeškega ušesa ne morejo obvladati. Na primer, hrup nad 120 dB lahko povzroči občutek bolečine. Najglasnejša žival je modri kit. Ko sliši zvoke, ga lahko slišimo na razdalji več kot 800 kilometrov.

Echo

Kako pride do odmeva? Vse je zelo preprosto. Zvočni val ima sposobnost refleksije z različnih površin: od vode, od skale, od sten v prazni sobi. Ta val se vrne k nam, zato slišimo sekundarni zvok. Ni tako jasna kot prvotna, saj se nekaj energije zvočnega vala razprši, ko se premakne do pregrade.

Eholokacija

Refleksija zvoka se uporablja za različne praktične namene. Na primer, eholokacija. Temelji na dejstvu, da lahko z uporabo ultrazvočnih valov določite razdaljo do predmeta, iz katerega se ti valovi odbijajo. Izračuni se izvajajo pri merjenju časa, do katerega ultrazvok pride do kraja in se vrne. Sposobnost eholokacije ima veliko živali. Na primer netopirji Delfini ga uporabljajo za iskanje hrane. Eholokacija je našla drugo uporabo v medicini. V študijah z ultrazvokom se oblikuje slika človeških notranjih organov. Osnova te metode je, da se ultrazvok, ki vstopa v drugo okolje iz zraka, vrne in tako oblikuje podobo.

Zvočni valovi v glasbi

Zakaj glasbeni instrumenti proizvajajo določene zvoke? Kitaroni bori, klavirske melodije, nizki toni bobnov in trobent, očarljiv občutek flaute. Vse te in številne druge zvoke povzročajo nihanja zraka ali, z drugimi besedami, pojav zvoka. Toda zakaj je zvok glasbenih instrumentov tako raznolik? Izkazalo se je, da je odvisno od nekaterih dejavnikov. Prva je oblika orodja, druga je material, iz katerega je izdelan.

Razmislite o tem z zgledom. žični instrumenti. Ko se strune dotaknejo, postanejo vir zvoka. Posledično začnejo vibrirati in pošiljati različne zvoke v okolje. Nizek zvok vsakega godalnega instrumenta je posledica večje debeline in dolžine vrvice ter slabosti njene napetosti. Nasprotno, močnejši kot je raztegnjen, tanjši in krajši je zvok, ki je rezultat igre.

Dejanje mikrofona

Temelji na pretvorbi energije zvočnega vala v električno. V neposrednem odnosu s tem sta trenutna in narava zvoka. V vsakem mikrofonu je tanka plošča iz kovine. Ko je izpostavljen zvoku, začne nihati. Spirala, s katero je plošča povezana, prav tako vibrira, kar povzroči električni tok. Zakaj se pojavi? To je posledica dejstva, da so v mikrofon vgrajeni tudi magneti. Ko spiralo niha med poloma in se oblikuje električni tok ki gre v spiralo in nato na zvočnik (zvočnik) ali na tehniko za snemanje na informacijski medij (na traku, disku, računalniku). Mimogrede, podobna struktura ima v telefonu tudi mikrofon. Toda kako mikrofoni delujejo na fiksnih in mobilnih telefonih? Začetna faza je zanje enaka - zvok človeškega glasa prenaša svoje nihanje na ploščo mikrofona, potem vse sledi zgoraj opisanemu scenariju: spirala, ki pri gibanju zapira dva pola, ustvarja tok. Kaj je naslednje? S stacionarnim telefonom je vse bolj ali manj jasno - kot v mikrofonu, zvok, ki se pretvori v električni tok, teče skozi žice. Kaj pa mobilni telefon ali, na primer, walkie-talkie? V teh primerih se zvok pretvori v energijo radijskih valov in zadene satelit. To je vse.

Pojav resonance

Včasih se taki pogoji ustvarijo, ko se amplituda nihanja fizičnega telesa dramatično poveča. To je posledica konvergence frekvenčnih vrednosti. prisilne vibracije in naravno frekvenco predmeta (telesa). Resonanca je lahko koristna in škodljiva. Na primer, da bi rešil avto iz jame, se vklopi in potisne naprej in nazaj, da bi povzročil resonanco in vzbudil vztrajnost avtomobila. Vendar so bili primeri negativnih posledic resonance. V Sankt Peterburgu je na primer pred sto leti most propadel pod sinhroniziranimi sprehajalci.