- Какво е звук (звукова вълна)?
- Скорост на звука
- Свойства и характеристики на звука
- Различни видове звук
Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
Уестърните често представят индийски герой, който, като долепи ухо до земята, може да разбере колко далеч са противниците му. Той чува вибрациите на земята, причинени от копитата на конете. По същия начин ние произвеждаме и възприемаме звуци, като създаваме и получаваме вибрации на въздушни молекули.
Когато чуете термина "звук" или "звукова вълна" , със сигурност разбирате за какво става въпрос. В тази статия ще научите какво всъщност е звукът и как възприемате света около вас с ушите си.
Звукът е вълна.Тези звукови вълни достигат до ухото ви и ви позволяват да възприемате звуци и шумове чрез системата ухо-мозък. Като правило има две разлики: полезен звук и смущаващ звук. Полезното аудио включва музика или гласове по време на разговор. Звукът от смущения включва например шум от строителна площадка или шум от трафика.
Във физиката звукът е вибрация. Тази вибрация се разпространява като механична вълна (също акустична вълна) в средата. Такава среда е например въздухът. Но вероятно сте чували и звуци под вода или през стени. Звуковите вълни във въздуха се причиняват от колебания в налягането и плътността.
Ориз. 1. Човек излъчва звукови вълни
Какво е звук (звукова вълна)?
Някое събитие, като произнасяне на думи, кара въздуха да вибрира. След това това възбуждане се разпространява под формата на вълново движение. В допълнение към въздуха, други еластични среди също могат да бъдат възбудени, като вода.
И така, звукът е осцилаторно движение на частици от еластична среда, което се разпространява от източник на звук под формата на вълни в различни среди.
Може да се даде и друго определение:
Звукът е механична вълна, разпространяваща се в пространството поради промени в налягането и плътността на въздуха.
Необходимо условие за разпространението на звуковите вълни е наличието на еластична среда. Ако около източника на звук няма еластична среда, тогава звукът няма да се разпространява. Например механичните вълни не могат да се разпространяват във вакуум.
Скорост на звука
Звуковата вълна, както всяка друга механична вълна, не се разпространява в пространството моментално, а с определена скорост. Скоростта на разпространение на звука в различни среди има различно значение.
Скоростта на звука до голяма степен зависи от средата, нейната температура и налягане.В сух въздух при 20°C скоростта на звука е 1236 km/h (343,2 m/s метра в секунда). Следващата таблица предоставя някои референтни стойности за скоростта на звука в различни среди.
| сряда | Скорост в m/s |
| Въздух | 343 |
| На пара (при 100°C) | 477 |
| Вода | 1484 |
| Вода (при 0°C) | 1407 |
| Морска вода | 1500 |
В нашата статия за скоростта на звука обяснихме колко бързо се разпространява звукът в различни вещества. Тук свойствата на твърдите вещества, течностите или газовете играят важна роля.
Свойства и характеристики на звука
Тъй като звукът е механична вълна, той също има свойствата на вълна, като честота и интензитет. Въпреки това, средата, чрез която се предава, също му придава свои собствени свойства.
Тук ще разгледаме общите свойства на звука във въздуха. По правило те могат да се прехвърлят в други газове и течности. Вълните във въздуха или други газове се наричат още надлъжни вълни. Те трептят по посока на разпространение на вълната. Напротив, има напречни вълни, които възникват например в някои твърди тела. Техните вибрации са перпендикулярни на посоката на разпространение.
Как възниква звукът?
Звукът се създава от звукови източници. Източник на звук е всичко, което кара въздуха да вибрира. Такъв източник на звук може да бъде например тамбурина. Когато удряте тамбура, вие деформирате нейната повърхност. Има напрежение и бързо се връща в първоначалното си положение.
В общия случай източниците на звук са тела, които трептят с честоти от звуковия диапазон. Такива вибрации се правят например от гласните струни на човека. В резултат на това чуваме гласовете на хората. Ако звукът идва от струнен музикален инструмент, тогава източникът на звук е вибрираща струна.
Частиците на въздуха се ускоряват, което води до промяна в налягането и плътността. Тъй като цялото пространство около тамбурата е изпълнено с въздух, това води до движение (разпределение) на въздушни атоми. Получената механична вълна достига до звуков приемник, като вашия слух. Тази механична вълна е звукова вълна.
Как се разпространява звукът?
Звукът се разпространява, както вече беше споменато в примера с тамбурата, чрез промени в налягането и плътността. При удара въздухът се компресира в една точка. Това увеличава натиска в тази област. Плътността се увеличава в тази точка, но намалява около нея.
Но тъй като няма стени, които държат сгъстения въздух заедно, сгъстените частици отново се отблъскват. При това те се сблъскват със съседни въздушни атоми, които са заели мястото на атомите на сгъстен въздух, и по този начин ги сблъскват отново на друго място. Тази промяна в налягането на въздуха се нарича вълна.След това се предава на приемника.
Ориз. 2. Разпространение на звукова вълна след стимулация с виличен камертон. Въздухът се компресира и разрежда, което от своя страна води до вълново движение към приемника.
Честота.
Както всяка вълна, звуковите вълни също имат честота. С него разделяте аудио спектъра на различни категории.
- Инфразвук. Това е нискочестотен звук, който вече не се възприема от човешкото ухо.<16 Гц (Герц)
- Звуков звук. Това е звук, който може да се възприеме от човек. Диапазон 16 Hz до 20 kHz (kHz).
- Ултразвук. Това е високочестотен звук, който не се възприема от човешкото ухо. Диапазон от 20 kHz до 1,6 GHz (GHz).
- Хиперзвуков. Това са звукови вълни, които могат да се разпространяват само в ограничена степен.>1 GHz .
Таблица 2 по-долу показва примери за горните граници на честотите на механичните вибрации, възприемани от органите и сетивата на някои живи организми.
| Живи организми | Горна честотна граница, kHz |
| Чайки | 8 |
| Мъж на 20 години | 20 |
| Мъж на 50 години | 12 |
| Деца | 22 |
| Кучета | 60 |
| Котки | 100 |
| Пеперуди | 160 |
| Делфини | 200 |
Интензивност и ниво на звука.
В разговорната реч нивото на звука също означава сила на звука.Отнася се до силата на звука на определено място. Физически се измерва като звуково налягане. Започвайки от източника, нивото на звука обикновено намалява логаритмично. Единицата децибел (dB) се използва за обозначаване в математическите формули.
Опитите показват, че колкото по-голяма е амплитудата на вибрациите на клоните на камертона, толкова по-силен е звукът. Постепенно звукът отслабва, тъй като свободните вибрации на клоните на камертона се заглушават.
Интензитетът на звука описва силата на звука, преминаващ през звукопропусклива повърхност. Изчислявате това, като измервате колко звук преминава през най-малките части от тази повърхност и го интегрирате върху цялата повърхност.
Различни видове звук
Както научихте в самото начало, звукът е разделен на полезен и смущаващ (не полезен). Това разделение може да бъде прецизирано чрез допълнително въвеждане на тон, звънене, шум и експлозия (удар) като категории.
Тонът е синусоида.д. синусоидален сигнал. Ако ударите например с камертон, ще получите един хармоничен тон. Той показва дали звукът е висок, като цигулка, или нисък, като бас барабан. Физическата величина, характеризираща височината на звука, е честотата на трептене на звуковата вълна. Високият звук съответства на по-висока честота на вибрация. Имайте предвид, че връзката между височината и честотата на звуковата вълна е установена за първи път от G. Galileo.
Ориз. 3. Еднотонален синусоидален сигнал
Звъненето произвежда периодичен, но несинусоидален сигнал. Когато свирите песен на китара, издавате този звук.
Ориз. 4. Периодичен сигнал за звънене, например при свирене на китара
Шумът е непериодичен и несинусоидален сигнал. Например, шумът се създава от автомобили и превозни средства. Шумът се създава в резултат на натрупване на вибрации с различни честоти.Източници на шум могат да бъдат промишлени предприятия, домакински уреди, различни машини. Шумът влияе неблагоприятно върху здравето на хората и животните. Продължителното излагане на шум води до смущения в централната нервна система, причинява виене на свят, засяга работата на сърцето.
Ориз. 5. Сигнална характеристика на шума. Тя не е нито периодична, нито синусоидална.
В резултат на удара се появява силен амплитуден максимум, който след това бързо избледнява. Ако стреляте във въздуха с фойерверки или стреляте с картечен пистолет, ще чуете такъв звук.
Ориз. 6. Сигнална крива на взрив (удар). Има голяма амплитуда в началото и бързо затихва.