A hang és az akusztika, Krugosvet enciklopédia

HANG és az akusztika

Hang és akusztikáját. Hang - a fluktuáció, azaz periodikus mechanikai perturbáció a rugalmas média - gáz halmazállapotú, folyékony és szilárd. Egy ilyen zavar, amely képviseli néhány fizikai változást a közegben (például egy változás a sűrűséget vagy a nyomás, részecske elmozdulás), kiterjed formájában hanghullámok. A fizika, a kérdés az előfordulás, a forgalmazás, fogadását és feldolgozását hanghullámok nevű akusztikáját. A hang lehet hallható, ha frekvencia kívül érzékenysége az emberi fül, vagy eloszlik egy közegben, például egy szilárd anyag, amely nincs közvetlen kapcsolatban van a fül, vagy az energia gyorsan eloszlik a közegben. Így számunkra hétköznapi érzékelése hang folyamat - csak az egyik oldala a akusztikáját.

soundwave

Vegyünk egy hosszú cső levegővel töltött. A bal végén beleillesztett tapadt a falak a dugattyú (ábra. 1). Ha a dugattyú mozog élesen jobbra és megáll, a levegő a közvetlen közelben, egy pillanatra lesz tömörítve (1A.). A sűrített levegő kitágul, nyomja a levegő azzal szomszédos jobb és a tömörítés régió, eredetileg keletkezett közelében a dugattyú mozog a vezetékben állandó sebességgel (ábra. 1b). Ez a nyomás hullám egy hanghullám a gáz.

A hanghullám a gáz jellemezhető egy nyomás túlzott sűrűsége, elmozdulás és részecskesebesség. Ezek az eltérések az egyensúlyi értékek mindig kicsi hanghullámok. Tehát, a túlzott nyomás társított hullám sokkal kisebb, mint a statikus nyomás a gáz. Ellenkező esetben meg kell foglalkozni egy másik jelenség - a lökéshullám. Az akusztikus hullám megfelelő normál beszéd, a túlnyomás mindössze egy milliomod légköri nyomás.

Fontos az a tény, hogy az anyag ne vigye magával a hanghullám. Hullám jelentése csak áthaladó levegő átmeneti zavara, a légutak ami visszatér egyensúlyi állapot.

Hullámmozgás, természetesen nem egyedülálló, hogy a hang: a hullámok formájában terjednek a fény és a rádiójeleket, és minden ismerős hullámok a víz felszínén. Minden típusú hullámok matematikailag az úgynevezett hullám egyenlet.

Harmonikus hullámok.

Hullám a cső ábrán. 1 hívják hang impulzus. Egy nagyon fontos típusú hullám izgatott, amikor a dugattyú leng oda-vissza, mint egy súly lóg egy rugó. Az ilyen rezgések nevezzük egyszerű harmonikus vagy szinuszos, és izgatott ebben az esetben a hullám - harmonikus.

Az egyszerű harmonikus rezgés mozgás periodikusan megismétlődik. Az időintervallum két azonos feltételekkel nevezett mozgalom rezgési periódus, és a szám a teljes ciklus másodpercenként, - a rezgési frekvencia. Jelöljük időszakban T. keresztül frekvencia - keresztül F; akkor tudjuk írni f = 1 / T. Például, ha a frekvencia 50 ciklus másodpercenként (50 Hz), az időtartam 1/50 másodperc.

Matematikailag egyszerű harmonikus oszcilláció ismertetnek egy egyszerű funkciót. Lökettérfogat egyszerű harmonikus rezgés bármely időpillanatban t felírható

Amennyiben d - A dugattyúnak az elmozdulása az egyensúlyi helyzetből, és a D - állandó tényezőt, amely egyenlő a maximális érték a d nevezzük az offset és amplitúdóját.

Tegyük fel, hogy a dugattyú összhangban változik a képlet a harmonikus rezgések. Aztán, amikor mozog, hogy a jobb oldalon van, mint korábban, tömörítés, és amikor mozog a bal oldali nyomás és a sűrűség csökken képest az egyensúlyi értékeket. Nincs tömörítés és elszívó. Ebben az esetben a megfelelő kerülnek felosztásra, ábrán látható. 2, a hullám a váltakozó kompressziós és expanziós. Bármikor, a nyomás eloszlás görbe mentén a cső formájában fog szinuszhullám, szinusz, és ez a helyes lépés a hangsebességet v. A távolság a cső mentén közötti azonos fázisok a hullámok (például közötti szomszédos maximuma) nevezzük a hullámhossz. Ez általában jelöli a görög betű l (lambda). Hullámhossz l a megtett távolság a hullám időben T. Tehát L = Tv. vagy v = l F.

Longitudinális és transzverzális hullámok.

Ha a részecskék rezgéssel irányával párhuzamosan hullámterjedés, a hullám az úgynevezett hosszanti. Ha rezegnek merőleges a terjedési iránya, a hullám az úgynevezett keresztirányú. Hanghullámokat gázok és folyadékok - hosszanti. A szilárd testek léteznek kétféle hullámok. Átlós hullám szilárd miatt lehetséges, hogy annak merevségét (ellenállását az alakját változtatni).

A legjelentősebb különbség a két típusú hullámok, hogy a keresztirányú hullám az a tulajdonsága, polarizációs (oszcilláció áll elő egy bizonyos síkban), és hosszanti - nem. Bizonyos jelenségek, mint például a visszaverése és áteresztése hangot a kristályok nagy mértékben függ az eltolási irányára a részecskék, valamint abban az esetben, fényhullámok.

A sebesség a hanghullámokat.

A hang sebessége - ez jellemző a közeg, amelyben a hullám terjed. Ezt két tényező határozza meg: a rugalmassága és sűrűsége az anyag. Elasztikus tulajdonságai szilárd típusától függ a deformáció. Így, elasztikus tulajdonságait a fém rúd egyenlőtlen torziós, hajlási és tömörítés. És a megfelelő hullám rezgések terjednek a különböző sebességgel.

Úgynevezett rugalmas közegben, amelyben a törzs, hogy torziós, préseléssel vagy hajlító arányos az erő a deformációt okozó. Az ilyen anyagok engedelmeskedik Hooke-törvény:

Feszültség = C ¥ relatív alakváltozás,

ahol C - a rugalmassági modulusa, amely attól függ, hogy az anyag és a típusát deformáció.

A hang terjedési sebessége v egy adott típusú rugalmas alakváltozás adják