механічні хвилі
Якщо в якомусь місці твердої, рідкої або газоподібної середовища порушено коливання частинок, то внаслідок взаємодії атомів і молекул середовища коливання починають передаватися від однієї точки до іншої з кінцевою швидкістю. Процес поширення коливань в середовищі називається хвилею .
Механічні хвилі Поздовжні Поперечні Зсув частинок середовища відбувається вздовж напрямку поширення хвилі Частинки середовища відчувають зсув в напрямку, перпендикулярному напрямку поширення хвилі
Мал. 1. Поздовжні коливання в пружині
Мал. 2. Поперечні коливання мотузки
Поширюються в будь-яких середовищах - твердих, рідких і газоподібних Не можуть поширюватися в рідкому і газоподібному середовищах
Якщо T - період хвилі, а υ - швидкість її поширення, то довжина хвилі :
де - частота хвильового процесу.
Мал. 3. «Фотографії» біжучої хвилі в моменти часу t і t + Δ t
Пружні хвилі, що викликають у людини слухові відчуття, називаються звуковими хвилями або просто звуком . Діапазон звукових частот лежить в межах від 20 Гц до 20 кГц. Хвилі з частотою нижче 20 Гц називаються інфразвуком , З частотою вище 20 кГц - ультразвуком . Наявність будь-якої пружного середовища для передачі звуку обов'язково.
Мал. 4. Джерела звуку
Швидкість звукових хвиль Звук в газах Звук в рідинах Звук в твердих тілах В повітрі (при 20 ° С) близько 343 м / с У воді близько 1500 м / с У стали близько 6000 м / с (поздовжні), близько 3300 м / с ( поперечні)
гучність звуку залежить від потоку енергії або інтенсивності звукової хвилі.
звуковий тиск залежить від амплітуди коливань тиску в звуковій хвилі. Поріг чутності відповідає значенню тиску порядку 10-10 атм ≈ 10-5 Па. Больовий поріг відповідає значенню тиску порядку 10-4 атм ≈ 10 Па.
Висота звуку (тони) визначається частотою коливань. Діапазон низького чоловічого голосу (баса) - приблизно від 80 до 400 Гц. Діапазон високого жіночого голосу (сопрано) - від 250 до 1050 Гц.