TEMAT 33: Fale dźwiękowe. Fale dźwiękowe należą do rodziny fal
Transkrypt
TEMAT 33: Fale dźwiękowe. Fale dźwiękowe należą do rodziny fal
TEMAT 33: Fale dźwiękowe. Fale dźwiękowe należą do rodziny fal mechanicznych. Fale mechaniczne są rodzajem fal, dla których niezbędnym warunkiem rozchodzenia się jest obecność ośrodka materialnego. Jest to konieczne, ponieważ ich propagacja (rozchodzenie się) polega na przemieszczaniu się drgań cząstek ośrodka materialnego. Dlatego też fale mechaniczne, a więc i fale dźwiękowe nie mogą rozchodzić się w próżni. Źródłami dźwięku są ciała drgające z odpowiednią częstotliwością np. struny głosowe człowieka, struny instrumentów muzycznych, słupy powietrza w trąbkach, piszczałkach w innych instrumentach muzycznych. Dźwięk jest to proces fizyczny, zjawisko rozchodzenia się fal mechanicznych w ośrodkach sprężystych nazywanych falami dźwiękowymi. Człowiek potrafi słyszeć wyłącznie dźwięki o częstotliwości w zakresie 16 Hz – 20000 Hz. Fale o częstotliwości wyższej od 20000 Hz nazywamy ultradźwiękami, a fale o częstotliwościach mniejszych od 20 Hz nazywamy infradźwiękami. Cechy dźwięku : o wysokość dźwięku zależy od częstotliwości tonu podstawowego, o barwa dźwięku zależy od częstotliwości i natężenia. Fale dźwiękowe są falami podłużnymi, a ich prędkość zależy od rodzaju ośrodka w którym się rozchodzą, jej prędkość w warunkach normalnych w powietrzu wynosi około 340 m/s = 1200 km/h. Rozchodzeniu się fal dźwiękowych towarzyszą zjawiska : odbicia , załamania , dyfrakcji i interferencji. Z odbiciem fal dźwiękowych wiąże się zjawisko echa i pogłosu, a z interferencją zjawisko dudnienia. Prędkości rozchodzenia się fal dźwiękowych w niektórych ośrodkach: ośrodek prędkość v[m/s] powietrze wodór tlen woda żelazo aluminium rtęć 331 1268 317,2 1450 5130 5100 1407 Rysunki przedstawiają wykres fali dźwiękowej oraz obraz fali powstałej za pomocą kamertonu, który emituje dźwięk prosty tzw. ton. ZADANIA: 1. Jaką długość miałby gwizdek, który wydawałby dźwięk o częstotliwości, na którą ucho ludzkie jest najbardziej czułe (f = 3000 Hz) ? 2. Sygnał wysyłany przez echosondę łodzi podwodnej powrócił po czasie t = 2 s. W jakiej odległości od łodzi znajduje się przeszkoda, jeżeli szybkość rozchodzenia się dźwieku w wodzie v = 1450 m/s. 3. Długość struny wynosi l = 0,5 m , a dźwięk wydany przez nią ma częstotliwość f = 1000 Hz. Jaka jest szybkość rozchodzenia się dźwięku w strunie? 4. Prędkość dźwięku w szkle wynosi około 5580 m/s. Po jakim czasie usłyszysz głos zza szyby o grubości 6 cm?