64. Akustyczne zjawiska falowe.

Akustyka – zjawiska falowe.
Ugięcie
C
Fala dźwiękowa po dojściu do górnej krawędzi ściany pobudza
punkt C do drgań i staje się on dodatkowym źródłem fal. Fale te
dochodzą do obserwatora B.
A
B
Odbicie
a) Echo, b) Pogłos,
Echo – zjawisko fizyczne polegające na tym, że obserwator słyszy dźwięk bezpośrednio ze
źródła i odbity od jakiejkolwiek przeszkody, przedzielone przedziałem czasowym.
Pogłos – przedłużenie dźwięku docierającego do obserwatora na skutek docierania do niego
dźwięków odbitych od przeszkód leżących niezbyt daleko (np. pomieszczenia zamknięte –
puste)
Zjawisko dudnień
Zjawisko dudnień jest to zmiana natężenia dźwięku odbierana przez obserwatora będąca
skutkiem interferencji dwóch dźwięków dochodzących do obserwatora, których źródła różnią
się częstotliwością drgań.
f 1− f 2
n=
częstotliwość dudnień.
2
Rezonans akustyczny – zjawisko przekazywania energii pomiędzy układami o tych samych
drganiach własnych, gdzie nośnikiem energii jest fala dźwiękowa.
Zjawisko Dopplera
I
Źródło
Vźr=0
Obserwator
fo
fo
fo = fo !
fo
Vob=0
II
Źródło
Vźr≠0
Obserwator
fo
f’
Vob≠0
fo ≠ f’ !
II/a)
Źródło
Vźr≠0
Obserwator
λ' = λ − ν źr ⋅ T
f’
fo
Vob=0
Ponieważ źródło zbliża się to obserwator odbiera fale o długości mniejszej niż te które były
by w bezruchu. Częstotliwość fali docierająca do obserwatora będzie większa.
V
V Vźr
1
=
−
=
⋅ (V − Vźr )
'
f
f0
f0
f0
f ' = f0 ⋅
V
V − Vźr
f ' - częstotliwość odbierana,
f 0 - częstotliwość źródła,
V - prędkość dźwięku,
Vźr - prędkość z jaką porusza się źródło.
II/b)
Źródło
Vźr≠0
Vob=0
V
V + Vźr
Źródło
Vźr=0
f ' = f0 ⋅
f’
fo
f ' = f0 ⋅
λ' = λ + ν źr ⋅ T
II/c)
Obserwator
Obserwator
f’
fo
Vob≠0
V − Vob
V
Źródło
Obserwator
II/d)
Vźr=0
fo
f’
Vob≠0
f ' = f0 ⋅
V + Vob
V
PODSUMOWANIE:
Źródło w ruchu:
OBSERWATOR W RUCHU
V
V ± Vob
f ' = f0 ⋅
f ' = f0 ⋅
V ± Vźr
V
- przybliża,
+ przybliża
+ oddala
- oddala
Gdy źródło i obserwator poruszają się:
Jeżeli obiekty zbliżają się częstotliwość odbierana jest większa niż emitowana. Długość fali
zaś maleje. I na odwrót.
V ± Vob
T
f ' = f0 ⋅
λ=
f
V m Vźr
Przykład
Z jaka prędkością powinno zbliżać się źródło dźwięku do odbiorcy aby ten odbierał dźwięk o
częstotliwości 2x większej niż emitowana?
⎫
⎪
f ′ = 2 ⋅ f0
⎪
⎪
V
V 330m / s
f ′ = f0 ⋅
= 165m / s
⎬ ⇒ Vż = =
2
2
V − Vż ⎪
V ⎪
2 ⋅ f0 = f0 ⋅
⎪
V − Vż ⎭
Odp: Źródło dźwięku powinno zbliżać się do odbiorcy z prędkością 165m/s.
Fala uderzeniowa – udarowa
Kat fali
uderzeniowej
Z
90o
α
Vż
x
y
Nakładająca się fala
cząstkowa o dużej
amplitudzie
Fala uderzeniowa powstaje w przypadku gdy źródło fali porusza się szybciej niż w tym
ośrodku porusza się fala. Jest to skutek interferencji fal cząstkowych emitowanych przez
źródło ze wszystkich punktów toru. (wrażenie gwałtownego jednorazowego huku – dla osoby
znajdującej się na drodze fali.
sin α =
xz V ⋅ t V
V
=
=
⇒ sin α =
xy V ż ⋅ t V ż
Vż
dla V ż → ∞