Fale akustyczne
Fale akustyczne – zaburzenie gęstości i ciśnienia rozchodzące się w ośrodku w postaci fali podłużnej, któremu towarzyszą drgania cząsteczek ośrodka. Ośrodki, w których takie fale mogą się poruszać, to ośrodki sprężyste (ciało stałe, ciecz i gaz). Zaburzenia te polegają na przenoszeniu energii mechanicznej przez drgające cząstki ośrodka (zagęszczenia i rozrzedzenia) bez zmiany ich średniego położenia. Falą akustyczną nazywa się zarówno falę, która powoduje wrażenie słuchowe (dźwięk), czyli falę dźwiękową, jak i fale o częstotliwościach i amplitudach przekraczających zakres ludzkiego słuchu, ponieważ właściwości fizyczne tych fal są bardzo podobne.
Źródłem dźwięków słyszalnych są ciała wprawione w drgania, których energia jest dostateczna, aby wywołać w ludzkim organie słuchu (uchu) najsłabsze wrażenia słuchowe. Oznacza to, że natężenie dźwięków musi przekraczać próg słyszalności.
Fale dźwiękowe w płynach, ciałach stałych i superpłynach transportują również masę[1].
Podstawowe zależności parametrów fali akustycznej
edytuj- Wysokość dźwięku zależy od częstotliwości – im większa częstotliwość fali, tym wyższy dźwięk.
- Głośność dźwięku zależy od natężenia – jeśli rośnie natężenie fali, dźwięk jest głośniejszy, choć zależność między natężeniem a głośnością nie jest liniowa.
- Barwa dźwięku zależy od składu widmowego fali akustycznej – pozwala np. odróżniać dźwięki wytwarzane przez różne źródła.
Podział fal akustycznych ze względu na częstotliwość
edytujDźwięki, ze względu na ich częstotliwość f, dzieli się na[2]:
- infradźwięki – poniżej 16 Hz
- dźwięki – od 16 Hz do 20 kHz – zakres słyszalny przez ludzi (wraz z wiekiem zakres ten zmniejsza się, szczególnie dla wysokich częstotliwości; zob. granice słyszalności)
- ultradźwięki – powyżej 20 kHz
- hiperdźwięki – powyżej 1010 Hz.
Podział ze względu na widmo fali
edytujZe względu na postać widma, dźwięki można sklasyfikować następująco:
- o widmie dyskretnym:
- proste – dźwięki, których częstotliwość, a zatem i wysokość, jest ściśle określona;
- harmoniczne – składające się z wielu tonów prostych, przy czym widmo to ma charakter okresowy (np. mowa, śpiew, muzyka); ich wysokość jest również ściśle określona i zgodna z wysokością tonu podstawowego;
Prędkości rozchodzenia się fal dźwiękowych
edytujPrędkości rozchodzenia się fal dźwiękowych w niektórych ośrodkach:
Zobacz też
edytujPrzypisy
edytuj- ↑ Angelo Esposito, Rafael Krichevsky, Alberto Nicolis, Gravitational Mass Carried by Sound Waves, „Physical Review Letters”, 122 (8), 2019, DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.084501, ISSN 0031-9007 [dostęp 2019-03-01] (ang.).
- ↑ Szczepan Szczeniowski, Fizyka doświadczalna. Mechanika i akustyka, PWN, Warszawa 1980.
Bibliografia
edytuj- Ilustrowana encyklopedia dla wszystkich. Fizyka, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1991, wyd. 3, ISBN 83-204-1192-0.
- Robert Resnick, David Halliday, Podstawy fizyki. Tom I, wydanie IX, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1993, ISBN 83-01-09323-4, s. 496-.
- I.W. Sawieliew: Wykłady z fizyki 2. Wyd. 2. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 1994, s. 353-. ISBN 83-01-11605-6.