Ваш кошик порожній

Купити

Кількість: 0

Всього: 0,00

0

Характеристика звукових хвиль

Характеристика звукових хвиль

Ця анімація пояснює найважливіші характеристики хвиль через звукові хвилі.

Фізика

Ключові слова

хвиля, звукова хвиля, хвилі, частота, амплітуда, fázis, механічна хвиля, довжина хвилі, звук, герц, електромагнітні хвилі, швидкість звуку, висока хвиля, вібрація, простий гармонійний рух, швидкість розповсюдження, кипіння, ультразвук, інфразвук, інтенсивність звуку, періодичність, стан, Фізика, механіка

Пов'язані об'єкти

Запитання

  • Чи правда, що чим голосніше ми кричимо, тим дальше доходить звук?
  • Чи правда, що швидкість поширення хвилі залежить від частоти?
  • Які одиниці вимірювання частоти?
  • Що описує кількість коливань за одну секунду?
  • Який взаємозв'язок між частотою та довжиною хвилі?
  • Яка взаємозв'язок між частотою та амплітудою?
  • Яка одиниця вимірювання амплітуди?
  • Де звук рухається швидше: у воді або в повітрі?
  • Який взаємозв'язок між частотою та швидкістю хвилі?
  • Яка швидкість звуку у повітрі за температури 15°C ?
  • Що таке ультразвук?
  • Яка різниця фаз між двома коливними частинками, що перебувають у фазі?
  • Чи правда, що звукові хвилі, що рухаються в газах, завжди поздовжні?
  • Що таке хвильовий фронт?
  • Яка довжина звукової хвилі з частотою 20 000 Гц, що поширюється в повітрі на рівні моря? (c=f*λ)

Сцени

Утворення хвиль

  • хвильовий фронт - Поверхня, що складається з частинок, які коливаються в тій же фазі.
  • довжина хвилі (λ) - Відстань між двома послідовними хвильовими фронтами. Її позначають λ (лямбда). Насправді, довжина звукової хвилі, яку чують більшість людей, становить від 16 мм до 16 м, а її хвильова швидкість складає близько 340 м/с.
  • частинка - Частинки коливаються.
  • швидкість поширення хвиль - Характеристика самого середовища; не те саме, що і швидкість частинок.
  • Частота - Кількість коливань за секунду.
  • Амплітуда - Максимальне значення одного з параметрів коливання. У випадку звуку, амплітуда зазвичай ототожнюється з максимальним значенням тиску повітря або зміщення. Амплітуда безпосередньо пов'язана з інтенсивністю звуку: чим більша амплітуда, тим голосніший звук. Вона не залежить від частоти та швидкості звуку.
  • амплітуда
  • динамік - Динамік випромінює поздовжні звукові хвилі. Звук, як і будь-яка інша хвиля, характеризується довжиною хвилі, частотою, швидкістю хвилі та амплітудою.

Утворення хвиль

Хвилі утворюються, коли збурення поширюється середовищем. Хвилі можуть бути дуже різноманітними в залежності від характеристики як середовища, так і джерела збурення.

Найпростіший тип хвиль - це механічні хвилі, що поширюються через різні гази, такі як звукові хвилі, що проходять через повітря. Джерело звуку призводить до руху молекули повітря. Тоді вже рухомі молекули призводять до руху сусідні молекули. Цей процес повторюється, і саме так поширюється збурення.

Якщо напрямок руху частинок паралельний напрямку поширення хвилі, то така хвиля називається повздовжньою. Звук у повітрі завжди поширюється як поздовжня хвиля. Повітря стискається, а потім розширюється, так утворюються фронти хвиль. Відстань між хвильовими фронтами називається довжиною хвилі. Якщо швидкість поширення звукових хвиль збільшується, її довжина хвилі також збільшується.

Швидкість поширення хвиль

  • хвильовий фронт - Поверхня, що складається з частинок, які коливаються в тій же фазі.
  • довжина хвилі (λ) - Відстань між двома послідовними хвильовими фронтами. Її позначають λ (лямбда). Насправді, довжина звукової хвилі, яку чують більшість людей, становить від 16 мм до 16 м, а її хвильова швидкість складає близько 340 м/с.
  • частинка - Частинки коливаються.
  • швидкість поширення хвиль - Характеристика самого середовища; не те саме, що і швидкість частинок.
  • Частота - Кількість коливань за секунду.
  • Амплітуда - Максимальне значення одного з параметрів коливання. У випадку звуку, амплітуда зазвичай ототожнюється з максимальним значенням тиску повітря або зміщення. Амплітуда безпосередньо пов'язана з інтенсивністю звуку: чим більша амплітуда, тим голосніший звук. Вона не залежить від частоти та швидкості звуку.
  • амплітуда
  • динамік - Динамік випромінює поздовжні звукові хвилі. Звук, як і будь-яка інша хвиля, характеризується довжиною хвилі, частотою, швидкістю хвилі та амплітудою.

Швидкість хвиль

Швидкість поширення хвилі - це швидкість руху хвильових фронтів у середовищі. Вона не є рівною швидкості руху часток.

Швидкість поширення хвилі залежить від середовища, а також деяких інших параметрів, таких як температура середовища.

При 0°C, швидкість звуку в повітрі складає близько 1200 км/год. Проте, за температури -57°C вона становить лише 1060 км/год. Швидкість звуку у твердих середовищах може значно перевищувати цю величину.

Частота

  • хвильовий фронт - Поверхня, що складається з частинок, які коливаються в тій же фазі.
  • довжина хвилі (λ) - Відстань між двома послідовними хвильовими фронтами. Її позначають λ (лямбда). Насправді, довжина звукової хвилі, яку чують більшість людей, становить від 16 мм до 16 м, а її хвильова швидкість складає близько 340 м/с.
  • частинка - Частинки коливаються.
  • швидкість поширення хвиль - Характеристика самого середовища; не те саме, що і швидкість частинок.
  • Частота - Кількість коливань за секунду.
  • Амплітуда - Максимальне значення одного з параметрів коливання. У випадку звуку, амплітуда зазвичай ототожнюється з максимальним значенням тиску повітря або зміщення. Амплітуда безпосередньо пов'язана з інтенсивністю звуку: чим більша амплітуда, тим голосніший звук. Вона не залежить від частоти та швидкості звуку.
  • амплітуда
  • динамік - Динамік випромінює поздовжні звукові хвилі. Звук, як і будь-яка інша хвиля, характеризується довжиною хвилі, частотою, швидкістю хвилі та амплітудою.

Частота

Кількість хвильових фронтів, які досягають спостерігача за одну секунду, називається частотою.

Для звукових хвиль, чим вище частота, тим вище звук ми сприймаємо. Нижчі звуки мають меншу частоту.

Частота вимірюється в герцах (Гц). Наприклад, якщо ми сприймаємо звук з частотою 1000 Гц, це означає, що 1000 фронтів хвиль досягають наших вух за одну секунду.

Чим вища швидкість поширення хвиль і чим менше довжина хвилі, тим вища частота хвилі. Співвідношення між цими трьома параметрами можна описати такою формулою:
c = f * λ
(де c - швидкість, f - частота, а λ - довжина хвилі).

Людське вухо може виявити звукові хвилі з частотою від 20 Гц до 20 000 Гц. Дуже низькі звуки з частотою нижче 20 Гц називаються інфразвуком. Слони, наприклад, використовують інфразвук для спілкування.
Дуже високі звуки з частотою понад 20 000 Гц називаються ультразвуком. Кажани та дельфіни використовують ультразвук для орієнтації.

Амплітуда

  • хвильовий фронт - Поверхня, що складається з частинок, які коливаються в тій же фазі.
  • довжина хвилі (λ) - Відстань між двома послідовними хвильовими фронтами. Її позначають λ (лямбда). Насправді, довжина звукової хвилі, яку чують більшість людей, становить від 16 мм до 16 м, а її хвильова швидкість складає близько 340 м/с.
  • частинка - Частинки коливаються.
  • швидкість поширення хвиль - Характеристика самого середовища; не те саме, що і швидкість частинок.
  • Частота - Кількість коливань за секунду.
  • Амплітуда - Максимальне значення одного з параметрів коливання. У випадку звуку, амплітуда зазвичай ототожнюється з максимальним значенням тиску повітря або зміщення. Амплітуда безпосередньо пов'язана з інтенсивністю звуку: чим більша амплітуда, тим голосніший звук. Вона не залежить від частоти та швидкості звуку.
  • амплітуда
  • динамік - Динамік випромінює поздовжні звукові хвилі. Звук, як і будь-яка інша хвиля, характеризується довжиною хвилі, частотою, швидкістю хвилі та амплітудою.

Амплітуда

Інтенсивність звуку, яку можна сприйняти людським вухом, не залежить від частоти або швидкості поширення.

Інтенсивність звуку визначається амплітудою коливання, тобто максимальним зміщенням частинок середовища в даному місці.

У випадку немеханічних хвиль, амплітуда не може тлумачитися як максимальне зміщення, тому вона відноситься до максимального значення іншого параметра. У випадку електромагнітних хвиль, амплітуда може інтерпретуватися як максимальна напруженість поля або максимальна напруга.

Якщо фронти хвиль утворюють пряму або площину, амплітуда коливань не зменшується під час поширення. В найбільш загальному випадку фронт хвилі має сферичну форму, тому енергія, що переноситься хвилею, розподіляється на більшу площу, а її амплітуда зменшується, з віддаленням від джерела збурення.

Фаза

  • Фази хвиль - Різниця фаз між двома коливними частинками, що перебувають у фазі рівна 0, і 180° між частинками, що знаходяться в протифазі.

Фаза

Оскільки коливання є циклічним процесом, то поточне положення частинки протягом циклу може характеризуватися кутом від 0 до 360°. Зміщення частинки від положення рівноваги залежить від його поточної фази.

Частинки, що перебувають в однаковій фазі, рухаються в одному і тому ж напрямку, тому різниця фаз між ними становить 0. Якщо різниця фаз між частинками, що коливаються, становить 180°, то частинки рухаються в протилежному напрямку (вони знаходяться в протифазі). Якщо різниця фаз становить 90°, частинки перебувають у фазовій квадратурі.

Озвучування

Утворення хвиль

Хвилі утворюються, коли збурення поширюється середовищем. Хвилі можуть бути дуже різноманітними в залежності від характеристики як середовища, так і джерела збурення.

Найпростіший тип хвиль - це механічні хвилі, що поширюються через різні гази, такі як звукові хвилі, що проходять через повітря. Джерело звуку призводить до руху молекули повітря. Тоді вже рухомі молекули призводять до руху сусідні молекули. Цей процес повторюється, і саме так поширюється збурення.

Якщо напрямок руху частинок паралельний напрямку поширення хвилі, то така хвиля називається повздовжньою. Звук у повітрі завжди поширюється як поздовжня хвиля. Повітря стискається, а потім розширюється, так утворюються фронти хвиль. Відстань між хвильовими фронтами називається довжиною хвилі. Якщо швидкість поширення звукових хвиль збільшується, її довжина хвилі також збільшується.

Швидкість поширення хвиль

Швидкість поширення хвилі - це швидкість руху хвильових фронтів у середовищі. Вона не є рівною швидкості руху часток. Швидкість поширення хвилі залежить від середовища, а також деяких інших параметрів, таких як температура або частота хвилі.

Швидкість звуку в повітрі на низькій висоті складає близько 1200 км/год. На великій висоті з охолодженням повітря і його розрідженням вона становить лише близько 1000 км/год. Швидкість звуку у твердих чи дуже густих середовищах може значно перевищувати цю величину.

Частота

Кількість хвильових фронтів, які досягають спостерігача за одну секунду, називається частотою.

Для звукових хвиль, чим вище частота, тим вище звук ми сприймаємо. Нижчі звуки мають меншу частоту.

Частота вимірюється в герцах (Гц). Наприклад, якщо ми сприймаємо звук з частотою 1000 Гц, це означає, що 1000 фронтів хвиль досягають наших вух за одну секунду.

Чим вища швидкість поширення хвиль і чим менше довжина хвилі, тим вища частота хвилі.

Людське вухо може виявити звукові хвилі з частотою від 20 Гц до 20 000 Гц. Дуже низькі звуки з частотою нижче 20 Гц називаються інфразвуком. Слони, наприклад, використовують інфразвук для спілкування.
Дуже високі звуки з частотою понад 20 000 Гц називаються ультразвуком. Кажани та дельфіни використовують ультразвук для орієнтації.

Амплітуда

Інтенсивність звуку, яку можна сприйняти людським вухом, не залежить від частоти або швидкості поширення.

Інтенсивність звуку визначається амплітудою коливання, тобто максимальним зміщенням частинок середовища в даному місці.

У випадку немеханічних хвиль, амплітуда не може тлумачитися як максимальне зміщення, тому вона відноситься до максимального значення іншого параметра. У випадку електромагнітних хвиль, амплітуда може інтерпретуватися як максимальна напруженість поля або максимальна напруга.

Якщо фронти хвиль утворюють пряму або площину, амплітуда коливань не зменшується під час поширення. В найбільш загальному випадку фронт хвилі має сферичну форму, тому енергія, що переноситься хвилею, розподіляється на більшу площу, а її амплітуда зменшується, з віддаленням від джерела збурення.

Фаза

Оскільки коливання є циклічним процесом, то поточне положення частинки протягом циклу може характеризуватися кутом від 0 до 360°. Зміщення частинки від положення рівноваги залежить від його поточної фази.

Частинки, що перебувають в однаковій фазі, рухаються в одному і тому ж напрямку, тому різниця фаз між ними становить 0. Якщо різниця фаз між частинками, що коливаються, становить 180°, то частинки рухаються в протилежному напрямку (вони знаходяться в протифазі). Якщо різниця фаз становить 90°, частинки перебувають у фазовій квадратурі.

Пов'язані об'єкти

Як працює гучномовець?

У гучномовці за допомогою електромагнітної індукції утворюються звукові хвилі.

Утворення голосу

При утворенні звуку, повітря, що виходить з легень, спричиняє коливання голосових зв'язок.

Зв'язок гармонічного коливання і руху по колу

Простий гармонічний рух можна вважати одновимірною проєкцією рівномірного руху по колу.

Цунамі

Морська хвиля значної висоти, що здатна заподіяти значних руйнувань.

Землетрус

Землетрус - одне з найруйнівніших природних явищ на Землі.

Конкорд (1969)

Перший надзвуковий пасажирський авіалайнер був введений в експлуатацію в 1976 році.

Поїзд TGV POS

Поїзд курсує між Парижем і південною Німеччиною, його крейсерська швидкість складає 320 км/год.

Типи хвиль

Хвилі відіграють надзвичайно важливу роль у багатьох сферах нашого життя.

Ефект Доплера

Добре відомо, що звук джерела звуку, що наближається є вищим, ніж звук джерела звуку який віддаляється.

Барабани

Відомо надзвичайно багато варіацій ударних музичних інструментів.

Гітара

Гітара - це щипковий струнний інструмент, якій доступний в різних формах.

Як працює сонар (гідролокатор)?

Ця анімація демонструє, як працює сонар.

Експеримент з радаром та місяцем (Золтан Бай, 1946)

У 1946 році за допомогою обладнання вдалося виявити сигнали радара, відбиті Місяцем.

Гравітаційні хвилі (обсерваторія LIGO)

Масивні тіла, що рухаються з колосальним прискоренням чи по орбіті, утворюють брижі у метриці простору-часу. Саме їх називають гравітаційними хвилями.

B-2 «Спіріт» (США, 1989)

Американський малопомітний бомбардувальник застосували у югославській війні, Афганістані та Іраці.

Малий підковоніс

Кажани використовують ультразвук для навігації й полювання за здобиччю.

Афаліна (пляшконосий дельфін)

Афаліни - морські ссавці, які використовують ультразвук для орієнтації в просторі.

Африканський слон

Найбільша сухопутна тварина.

Електричний дзвінок

Механічний дзвінок, який функціонує за допомогою електромагніту.

Вухо та слух

Вухо перетворює вібрацію повітря в електричні сигнали, після чого вони обробляються мозком.

Added to your cart.