Skaņa , mehāniski traucējumi no stāvokļa līdzsvars to izplatās caur elastīga materiāla barotni. Iespējama arī tīri subjektīva skaņas definīcija, jo to uztver auss, taču šāda definīcija nav īpaši izgaismojošs un tas ir nepamatoti ierobežojošs, jo ir lietderīgi runāt par skaņām, kuras cilvēks piemēram, tos, kurus ražo suņu svilpes vai hidrolokatoru aprīkojums.
Skaņas izpēte jāsāk ar skaņas viļņu īpašībām. Ir divi viļņu pamata veidi, šķērsvirzienā un gareniski, diferencēts starp citu, kādā vilnis ir pavairots . Iekšā šķērsvirziena vilnis , piemēram, vilnis, kas rodas izstieptajā virvē, kad viens gals tiek vicināts uz priekšu un atpakaļ, kustība, kas veido vilnis ir perpendikulārs vai šķērsvirziens virzienam (pa virvi), kurā vilnis virzās. Svarīgu šķērsenisko viļņu saimi rada tādi elektromagnētiski avoti kā gaisma vai radio, kurā elektriskie un magnētiskie lauki kas veido vilnis svārstās perpendikulāri virzienam pavairošana .
kurš nāca klajā ar nedēļas dienām
Pētiet skaņas viļņu kustību, kas izstaro no punktveida avota, izmantojot piekārto atsperi. Vibrējošu skaņas viļņu izplatīšanās ir līdzīga vibrējošās atsperes darbībai. Enciklopēdija Britannica, Inc. Skatiet visus šī raksta videoklipus
Skaņa izplatās pa gaisu vai citiem nesējiem kā gareniskais vilnis, kurā viļņu veidojošā mehāniskā vibrācija notiek pa viļņa izplatīšanās virzienu. Spolētā atsperē var izveidot garenvirziena viļņu, saspiežot vairākus pagriezienus kopā, veidojot saspiešanu, un pēc tam tos atbrīvojot, ļaujot saspiešanai virzīties uz pavasara garumu. Var uzskatīt, ka gaiss sastāv no slāņiem analogs uz šādām spolēm, ar skaņas viļņu pavairojot gaisa slāņi viens otram stumj un velk līdzīgi kā kompresija, kas virzās pa atsperi.
Tādējādi skaņas vilnis sastāv no pārmaiņus saspiešanas un retināšanas vai augsta reģiona spiediens un zems spiediens, pārvietojoties ar noteiktu ātrumu. Citiem vārdiem sakot, tas sastāv no periodiskas (tas ir, svārstīgas vai vibrējošas) spiediena izmaiņas, kas notiek ap līdzsvara spiedienu, kas dominē noteiktā laikā un vietā. Līdzsvara spiediens un sinusoidālās variācijas, ko izraisa tīra skaņas viļņa (tas ir, vienas frekvences viļņa) pāreja, ir attēloti1.A attēlsun1B, attiecīgi.
skaņas viļņa grafiskie attēli 1. attēls: Skaņas viļņa grafiskie attēlojumi. (A) Gaiss līdzsvarā, ja nav skaņas viļņa; B) saspiešanas un retināšanas, kas veido skaņas viļņu; (C) šķērsvirziena viļņa attēlojums, parādot amplitūdu (A) un viļņa garumu (λ). Enciklopēdija Britannica, Inc.
Skaņas viļņu un to izplatīšanās diskusija var sākties ar vienas frekvences plaknes viļņa pārbaudi, kas iet caur gaisu. Plaknes vilnis ir vilnis, kas izplatās telpā kā plakne, nevis kā pieaugoša rādiusa sfēra. Kā tāds tas nav pilnīgi reprezentatīvs skaņai (skat. Zemāk Apļveida un sfēriski viļņi ). Atsevišķas frekvences vilnis būtu dzirdams kā tīra skaņa, piemēram, tā, ko rada viegli iesista tūninga dakša. Kā teorētisks modelis tas palīdz noskaidrot daudzas skaņas viļņa īpašības.
1.C attēlsir vēl viens skaņas viļņa attēlojums, kas ilustrēts1.B attēls. Kā attēlo sinusoidālā līkne, skaņas viļņa spiediena izmaiņas atkārtojas telpā noteiktā attālumā. Šis attālums ir pazīstams kā skaņas viļņa garums, ko parasti mēra metros un attēlo ar λ. Kad vilnis izplatās pa gaisu, vienam pilnam viļņa garumam ir vajadzīgs noteikts laika periods, lai izietu konkrētu kosmosa punktu; šajā periodā, ko pārstāv T , parasti mēra sekundes daļās. Turklāt katrā vienas sekundes laika intervālā noteikts viļņu garums iet garām punktam telpā. Pazīstams kā skaņas viļņa frekvence, viļņu garumu skaitu, kas iet sekundē, parasti mēra hercos vai kilohercos, un to attēlo ar f .
Zināt par viļņiem un matemātisko saistību starp frekvenci un periodu viļņos Pārskats par frekvences un perioda saistību ar viļņiem. Enciklopēdija Britannica, Inc. Skatiet visus šī raksta videoklipus
Starp viļņa frekvenci un periodu pastāv apgriezta sakarība
Izpētiet skaņas viļņu starpību starp frekvenci un amplitūdu. Skaņas viļņu biežums un amplitūda, kas reģistrēta osciloskopā. Enciklopēdija Britannica, Inc. Skatiet visus šī raksta videoklipus
Tas nozīmē, ka skaņas viļņiem ar augstām frekvencēm ir īss periods, savukārt tiem, kuriem ir zemas frekvences, ir ilgs periods. Piemēram, skaņas viļņa frekvencei 20 Hz būtu jābūt 0,05 sekundes ( i., 20 viļņu garumi / sekunde × 0,05 sekunde / viļņa garums = 1), savukārt 20 kilohercu skaņas viļņa periods būtu 0,00005 sekundes (20 000 viļņu garumi / sekunde × 0,00005 sekunde / viļņa garums = 1). No 20 herciem līdz 20 kiloherciem ir dzirdes frekvences diapazons cilvēkiem . Frekvences fiziskā īpašība fizioloģiski tiek uztverta kā piķis, tāpēc jo augstāka frekvence, jo augstāks uztvertais augstums. Pastāv arī saistība starp skaņas viļņa viļņa garumu, tā biežumu vai periodu un viļņa ātrumu ( S ), tāds, ka
Spiediena līdzsvara vērtība, ko attēlo vienmērīgi izvietotas līnijas1.A attēlsun pa diagrammas asi iekšā1.C attēls, ir vienāds ar atmosfēras spiedienu, kas dominētu bez skaņas viļņa. Ar pāreju no saspiešanas un retināšanas, kas veido skaņas viļņa radīsies svārstības virs un zem atmosfēras spiediena. Šīs svārstības no līdzsvara lielums ir pazīstams kā skaņas viļņa amplitūda; mēra paskalos vai ņūtoni uz kvadrātmetru, to apzīmē ar burtu TO . Plaknes skaņas viļņa nobīdi vai traucējumus matemātiski var aprakstīt ar viļņu kustības vispārējo vienādojumu, kas vienkāršotā formā rakstīts šādi:
Šis vienādojums apraksta sinusoidālu vilni, kas atkārtojas pēc attāluma λ, kas pārvietojas pa labi (+ x ) ar ātrumu, kas norādīts ar vienādojumu (2).
gāze planētas miglājā sastāv no
Skaņas viļņa amplitūda nosaka tā intensitāti, ko savukārt auss uztver kā skaļumu. Akustisko intensitāti definē kā vidējo enerģijas pārraides ātrumu uz laukuma vienību, kas ir perpendikulāra viļņa izplatīšanās virzienam. Tās saistību ar amplitūdu var rakstīt kā kur ρ ir gaisa līdzsvara blīvums (mērīts kilogramos uz kubikmetru) un S ir skaņas ātrums (metros sekundē). Intensitāte ( Es ) mēra vatos uz kvadrātmetru, ja vats ir standarta jaudas vienība elektriskā vai mehāniskā lietošanā.
Vērtība atmosfēras spiediens standarta atmosfēras apstākļos parasti norāda apmēram 105paskali vai 105ņūtoni uz kvadrātmetru. Minimālā spiediena variācijas amplitūda, ko var uztvert cilvēka auss, ir aptuveni 10-5un spiediena amplitūda pie slieksnis no sāpēm ir aptuveni 10 paskali, tāpēc skaņas viļņu spiediena izmaiņas ir ļoti mazas, salīdzinot ar atmosfēras spiedienu. Šādos apstākļos skaņas vilnis izplatās lineāri - tas ir, turpina izplatīt gaisā ar ļoti maziem zaudējumiem, izkliedi vai formas maiņu. Tomēr, kad viļņa amplitūda sasniedz aptuveni 100 paskalus (aptuveni viena tūkstošdaļa atmosfēras spiediena), viļņa izplatībā attīstās ievērojamas nelinearitātes.
Nelinearitāte rodas no īpatnējās ietekmes uz gaisa spiedienu, ko izraisa sinusoidāla gaisa molekulu pārvietošanās. Ja vibrācijas kustība, kas veido viļņu, ir maza, spiediena pieaugums un samazinājums arī ir mazs un ir gandrīz vienāds. Bet, kad viļņa kustība ir liela, katra saspiešana rada lielāku amplitūdas pārspiedienu nekā katra retuma izraisītais spiediena samazinājums. To var paredzēt ideāls gāzes likums , kurā teikts, ka gāzes tilpuma palielināšana par pusi samazina tā spiedienu tikai par trešdaļu, savukārt, samazinot tās apjomu par pusi, spiediens palielinās par divām reizēm. Rezultāts ir neto spiediena pārsniegums - parādība, kas ir nozīmīga tikai viļņiem, kuru amplitūda pārsniedz 100 paskalus.
Copyright © Visas Tiesības Aizsargātas | asayamind.com